GeAs/MoS 2 及GeAs/F 16 CuPc异质结器件的电学与光电性能

发布时间：2021-03-26 17:47

　　作为一种新型的异质结,范德华异质结由两种及以上二维材料构筑而成,层间由范德华力结合。通过选择合适的二维材料以及优化界面处能带排列,范德华异质结器件呈现出新颖的物理特性,在电子与光电器件领域具有很好的应用前景。基于二维材料的高性能红外探测器在民用与航天领域具有非常重要的应用前景。近年来,二维材料红外探测器主要集中于窄带隙半导体,如黑磷、AsP等,并取得了较大进展。但是,考虑到黑磷、AsP的不稳定性,其在红外探测器方面的应用受到限制。GeAs是一种新型的p型二维窄带隙半导体（0.6 eV）,其具有优异的化学稳定性、较高的载流子迁移率,且对红外光有着很快地响应,使得其红外探测器领域具有潜在的应用。但是,由于GeAs暗电流较高,导致其近红外探测器性能指标,如比检测率,相对较低。本文通过构筑基于GeAs的范德华异质结器件来降低其暗电流,进一步提高其红外光探测性能。本文研究了基于新型二维窄带隙半导体GeAs异质结器件的电学与光电性质。首先,构筑了GeAs、MoS₂、F₁₆CuPc场效应晶体管器件,并测量了器件性能,GeAs载流子迁移率可达18cm

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

MoS2/GeAs以及MoS2/F16CuPc异质结器件示意图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3图1-2两个主要相为1:2(金属:硫)比例的过渡金属硫族化合物(a)H相；(b)T相[3]所有的过渡金属硫族化合物都可以由它们的元素在金属与硫的直接反应中以粉末的形式合成[4]。该方法可简单地按比例进行合成，可合成到百克级，因此适用于用类似方法大规模制备纯单相过渡金属双卤金属，其中需要注意低温预反应是必不可少的，特别是对于大规模合成过渡金属二硫化物，以避免不受控制的剧烈反应。由于其固有的二维特性和自旋轨道耦合特性，引入了金属-绝缘体转换、能量谷电子学和电荷密度波(CDW)、以及非常规超导等新物理性质的出现，使这些材料成为研究热点，这使过渡金属硫族化合物成为了另一个研究低维量子物理比较理想的方式。图1-3TMDs中各相的原子结构示意图（a）五种相结构中的键合球棍模型；（b）1H和1T相自旋轨道耦合产生的d轨道[5]

渡金属硫族化合物典型代表，具有十分优秀的力学性能，并且在光电领域也有着广泛的应用。2H-MoS2是一种吸电子的半导体[6]，1T-MoS2具有金属性，并且许多方面的具有十分巨大的潜力[7]，以及3R-MoS2是一种非中心对称的半导体，在非线性光学方面具有特定的优势[8]。TMDs的相位控制可以改变其特有的性质。在光电性能方面，块状MoS2是一种间接带隙半导体，但是单层MoS2具有1.8eV左右的直接带隙[9]，因而被广泛关注，并且吸收和发射的波段均为可见光波段，具有强的自旋轨道耦合，可应用于场效应晶体管、光电晶体管的方面。图1-4单层MoS2与其他电子、光电应用材料的性能比较（a）场效应迁移率随电流开关比变化的函数；（b）场效应迁移率随电子带隙变化的函数[6]

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯:单原子层二维碳晶体——2010年诺贝尔物理学奖简介[J]. 朱宏伟.  自然杂志. 2010(06)



本文编号：3101992