二维原子材料/半导体异质结光电子器件研究
发布时间：2021-01-04 18:02
二维原子材料二硫化钼和石墨烯因为丰富而独特的物理内涵,在光电子器件以及能源器件等方面有重要应用。二维原子材料/半导体异质结是范德华异质结,区别于传统的pn结；在范德华异质结中二维原子材料的费米能级能够被独立调节,这使得二维原子材料/半导体异质结可以成为未来集成电路和光电子器件的新基础。本文主要基于石墨烯和二硫化钼的特殊物理,研究其与砷化镓形成的异质结在光电探测器和太阳能电池方面的应用,具体做了以下几点研究：1、通过微机械剥离法和化学气相淀积法制备大面积单层石墨烯和二硫化钼,并利用微纳工艺制备二维原子材料与半导体器件。2、在二硫化钼/砷化镓异质结间插入氮化硼层,异质结在形成过程中的电荷转移,再通过化学掺杂改变二硫化钼的费米能级,使二硫化钼/砷化镓异质结太阳能电池的PCE从4.82%增加到7.15%。3、二硫化钼/砷化镓异质结自驱动光电探测器,对可见光有很高的敏感度,结合氮化硼层原子界面能带设计与量子点光掺杂技术,响应度和探测度可达到582 mA/W和3.2×1014cm·Hz1/2/W。4、利用150nnm的金颗粒旋涂在MoS2/GaAs异质结表面获得了等离子增强的MoSa/GaAs光探...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 二维原子材料简介
1.1.1 石墨烯
1.1.2 二硫化钼
1.1.3 其他二维原子材料
1.2 二维原子材料器件应用研究热点
1.2.1 石墨烯的应用研究
1.2.2 二硫化钼光电子器件研究
1.2.3 氮化硼作为石墨烯衬底的应用研究
1.3 二维原子材料器件物理基础
1.3.1 光电效应
1.3.2 太阳能电池工作原理
1.3.3 光电探测器工作原理
1.3.4 二维原子材料/半导体异质结
1.4 本文主要研究内容
第二章 实验材料与器件的制备
2.1 单层石墨烯的制备
2.1.1 石墨烯制备方法简介
2.1.2 单层石墨烯制备过程
2.1.2.1 微机械剥离法
2.1.2.2 化学气相沉积法
2.2 单层二硫化钼的制备
2.2.1 二硫化钼的制备方法简介
2.2.2 单层二硫化钼的制备过程
2.3 实验器件的制备
2.4 二维原子材料的表征
2.4.1 光学表征
2.4.2 拉曼表征
2.5 本章小结
第三章 基于二硫化钼的光电子器件研究
3.1 研究背景
3.2 二硫化钼/砷化镓异质结
3.3 二硫化钼/氮化硼/砷化镓异质结太阳能电池
3.3.1 器件结构设计与制备
3.3.2 实验结果与性能分析
3.3.2.1 电流-电压特性
3.3.2.2 化学掺杂提高性能
3.3.2.3 稳定性测试
3.4 基于二硫化钼/砷化镓异质结的光电探测器
3.4.1 器件结构设计与制备
3.4.2 实验结果与性能分析
2/GaAs光电探测器的光响应特性"> 3.4.2.1 MoS2/GaAs光电探测器的光响应特性
2/h-BN/GaAs光电探测器的光响应特性"> 3.4.2.2 Si量子点/MoS2/h-BN/GaAs光电探测器的光响应特性
2/GaAs光电探测器的光响应特性"> 3.4.2.3 金纳米颗粒/MoS2/GaAs光电探测器的光响应特性
3.4.2.4 稳定性测试
3.5 本章小结
第四章 基于石墨烯的光电子器件研究
4.1 研究背景
4.2 石墨烯/砷化镓异质结
4.3 基于石墨烯/砷化镓异质结的太阳能电池
4.3.1 器件结构设计与制备
4.3.2 实验结果与分析
4.3.2.1 转换效率与石墨烯层数的关系
4.3.2.2 顶栅结构石墨烯/砷化镓太阳能电池的性能测试
4.4 石墨烯/氮化硼/砷化镓异质结光电探测器
4.4.1 器件结构设计与制备
4.4.2 实验结果与分析
4.4.2.1 氮化硼层数对异质结的影响
4.4.2.2 光响应特性
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
5.2.1 石墨烯/砷化镓太阳能电池性能提升
5.2.2 基于二维材料的纳米发电技术的应用展望
参考文献
作者简介
硕士期间所获得的科研成果
本文编号：2957183
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 二维原子材料简介
1.1.1 石墨烯
1.1.2 二硫化钼
1.1.3 其他二维原子材料
1.2 二维原子材料器件应用研究热点
1.2.1 石墨烯的应用研究
1.2.2 二硫化钼光电子器件研究
1.2.3 氮化硼作为石墨烯衬底的应用研究
1.3 二维原子材料器件物理基础
1.3.1 光电效应
1.3.2 太阳能电池工作原理
1.3.3 光电探测器工作原理
1.3.4 二维原子材料/半导体异质结
1.4 本文主要研究内容
第二章 实验材料与器件的制备
2.1 单层石墨烯的制备
2.1.1 石墨烯制备方法简介
2.1.2 单层石墨烯制备过程
2.1.2.1 微机械剥离法
2.1.2.2 化学气相沉积法
2.2 单层二硫化钼的制备
2.2.1 二硫化钼的制备方法简介
2.2.2 单层二硫化钼的制备过程
2.3 实验器件的制备
2.4 二维原子材料的表征
2.4.1 光学表征
2.4.2 拉曼表征
2.5 本章小结
第三章 基于二硫化钼的光电子器件研究
3.1 研究背景
3.2 二硫化钼/砷化镓异质结
3.3 二硫化钼/氮化硼/砷化镓异质结太阳能电池
3.3.1 器件结构设计与制备
3.3.2 实验结果与性能分析
3.3.2.1 电流-电压特性
3.3.2.2 化学掺杂提高性能
3.3.2.3 稳定性测试
3.4 基于二硫化钼/砷化镓异质结的光电探测器
3.4.1 器件结构设计与制备
3.4.2 实验结果与性能分析
2/GaAs光电探测器的光响应特性"> 3.4.2.1 MoS2/GaAs光电探测器的光响应特性
2/h-BN/GaAs光电探测器的光响应特性"> 3.4.2.2 Si量子点/MoS2/h-BN/GaAs光电探测器的光响应特性
2/GaAs光电探测器的光响应特性"> 3.4.2.3 金纳米颗粒/MoS2/GaAs光电探测器的光响应特性
3.4.2.4 稳定性测试
3.5 本章小结
第四章 基于石墨烯的光电子器件研究
4.1 研究背景
4.2 石墨烯/砷化镓异质结
4.3 基于石墨烯/砷化镓异质结的太阳能电池
4.3.1 器件结构设计与制备
4.3.2 实验结果与分析
4.3.2.1 转换效率与石墨烯层数的关系
4.3.2.2 顶栅结构石墨烯/砷化镓太阳能电池的性能测试
4.4 石墨烯/氮化硼/砷化镓异质结光电探测器
4.4.1 器件结构设计与制备
4.4.2 实验结果与分析
4.4.2.1 氮化硼层数对异质结的影响
4.4.2.2 光响应特性
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
5.2.1 石墨烯/砷化镓太阳能电池性能提升
5.2.2 基于二维材料的纳米发电技术的应用展望
参考文献
作者简介
硕士期间所获得的科研成果
本文编号：2957183
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/2957183.html
