短沟道硒化锌薄膜/石墨烯异质结光探测研究

发布时间：2022-01-24 16:23

　　近几年,光探测器在国内外引起了广泛关注。相对于一维纳米结构的器件来说,基于二维薄膜结构的光探测器在性能上具有更好的稳定性。但是,薄膜中纳米晶粒的晶界对载流子具有散射作用,使得光探测器性能大打折扣。将拥有超高载流子迁移率的石墨烯与半导体薄膜结合形成异质结,制得的光探测器与纯薄膜光探测器相比在性能上有了很大的提升。更进一步地,通过缩短电极间沟道长度的方式降低光生电子-空穴对的复合率,使更多的载流子快速迁移,参与外电路的运输,带来更多的循环次数,也可以大幅度提高光探测器的性能。（1）利用光刻技术实现器件的图形化,将石墨烯与ZnSe薄膜结合制备出沟道长度为5μm的ZnSe薄膜/石墨烯异质结光探测器,通过测试发现该器件的响应度最高能达到3.1×10⁶ A/W,光生电流最大21.2μA,这与纯ZnSe薄膜光探测器pA量级的光响应相比是一个巨大的提升,体现出石墨烯对器件性能质的改变。（2）提出一种工艺简单、成本低廉的方法,即利用ZnS纳米线做掩膜,在电极间构筑出纳米尺度的沟道,将此工艺运用在光探测器的制备上,构筑出沟道长度为70 nm的ZnSe薄膜/石墨烯异质结光探测器,其最大... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

石墨烯晶体结构示意图

图 1.1 石墨烯晶体结构示意图Fig 1.1 Diagram of graphene lattice structure电学性能型的零带隙半金属材料。从能带结构上看，其电子的具有独特的载流子特性以及无质量的狄拉克费米子属墨烯的霍尔效应以及异常的半整数量子霍尔效应。除间的作用力很强，所以碳原子在常温下发生挤压时，扰。在电子迁移率方面，石墨烯能够达到 2 105cm2/0 多倍[5]。石墨烯的面电阻大约为 10-6Ω/cm2[7]，是室

液相法主要是氧化还原法、超声分散法、有机合成法和溶要是化学气相沉积法。下面就对几个主要的制备方法进行简单介剥离法是层状结构，层片之间是依靠比较弱的范德华力结合的，层与层之滑动，对石墨施加一个作用力，可以将石墨烯从上面分离下来。次观测到单层石墨烯薄膜[9-12]，他们所使用的方法就是机械剥离法方法操作比较简单，使用常见的透明胶带粘住石墨片的两侧面反复度在几微米到毫米量级的石墨烯。使用该方法得到的石墨烯几乎子迁移率比其他方法制备出的石墨烯都要高，缺点是尺寸过小且生长法法指的是以 SiC 为原料，在高真空（10-6Pa 以下）且充满惰性气体行加热，加热温度通常大于 1400 °C，这能够使 SiC 表面的 Si 原却时剩下的 C 原子会在 SiC 表面重新堆积排列成一层石墨烯[13]。出的石墨烯质量也非常高，仅次于机械剥离法制备的石墨烯，但缺烯很难进行转移，且单晶 SiC 成本高昂。

【参考文献】：
期刊论文
[1]ZnSe制备技术研究进展[J]. 薛大顺,吴洪才.  光电子技术与信息. 2004(02)
[2]Si衬底上ZnSe外延膜的低压MOCVD生长[J]. 赵晓薇,范希武,张吉英,单崇新,张振中,羊亿,吕有明,刘益春,申德振.  发光学报. 2002(04)

博士论文
[1]石墨烯的制备、表征及光电性质应用研究[D]. 许士才.山东师范大学 2014
[2]ZnSe纳米材料的制备及光学、光催化性能研究[D]. 冯博.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013



本文编号：3606904