GaSe基二维半导体异质结制备及其光电性能研究
发布时间：2021-11-10 02:31
近年来,基于纳米级厚度二维材料光电探测器的报道层出不穷。二维材料可以像堆乐高积木一样将任意两种能带不同的二维材料堆叠在一起形成异质结,有利于扩展光电探测器的探测范围。针对目前GaSe展现出的优异光电特性和存在的缺陷,我们系统研究了GaSe基异质结光电探测器。探索了利用机械剥离法制备二维材料,成功剥离出薄层二维GaSe和MoS2薄片,并搭建了二维材料转移系统,实现了二维材料的转移和原位堆叠。为了研究GaSe材料本征的光吸收特性,首先制备了基于GaSe的金属-半导体-金属（MSM）光电探测器。在光照下,GaSe基MSM器件展现出较强的光吸收特性,时间响应约为20 ms。在此基础上,制备了具有Ni/Au电极的GaSe/MoS2异质结光电探测器,由于光伏效应的存在,该器件具有自驱动性。在光照下,光电流的大小随着入射光功率的增强线性增加。具有Ni/Au电极的GaSe/MoS2异质结光电探测器的响应率、外量子效率、比探测率最大分别达到111 mA/W、31%和5.7×1010cmHz1/2...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MoS2同质p-n结示意图
第一章绪论3属接触[23]（如用于WSe2的Pd电极）以获得p型特性。而IIIA族金属单硫族化合物是p型二维半导体的理想候选材料，但到目前为止仍未进行大量研究。在IIIA族金属硫族化合物中，GaSe是一种引人关注的候选材料，GaSe的晶体结构由Se-Ga-Ga-Se四层原子层形成（图1-2）。图1-2GaSe的晶格结构[17]GaSe具有p型导电性，这可通过GaSe晶体管得到证实[9]。GaSe具有约2.1eV的间接带隙，比直接带隙仅低25meV，接近的间接和直接带隙为有效的电子-空穴对分离提供了良好的途径，这使其成为制备光电探测器的理想候选材料[17,26]。另外，GaSe具有从大块到少层形式的强光学非线性效应（例如，二次谐波产生），其可用于实现具有增强功能的光电探测器。更重要的是，为了实现范德华异质结光电探测器，需要一对二维材料形成II型带对准。如图1-3所示，GaSe/MoS2异质结即具有本征的II型带对准，其中，E0是真空能级，EC是倒带底，EV是价带顶，EF是费米能级。虽然已有工作用CVD法得到了GaSe/MoS2异质结[27]，但是目前CVD法得到的GaSe/MoS2异质结存在材料尺寸孝晶格失配大、缺陷多等缺点。而且，对于基于二维GaSe材料的异质结，目前还没有关于红外响应的研究。图1-3GaSe/MoS2异质结能带结构图
第一章绪论3属接触[23]（如用于WSe2的Pd电极）以获得p型特性。而IIIA族金属单硫族化合物是p型二维半导体的理想候选材料，但到目前为止仍未进行大量研究。在IIIA族金属硫族化合物中，GaSe是一种引人关注的候选材料，GaSe的晶体结构由Se-Ga-Ga-Se四层原子层形成（图1-2）。图1-2GaSe的晶格结构[17]GaSe具有p型导电性，这可通过GaSe晶体管得到证实[9]。GaSe具有约2.1eV的间接带隙，比直接带隙仅低25meV，接近的间接和直接带隙为有效的电子-空穴对分离提供了良好的途径，这使其成为制备光电探测器的理想候选材料[17,26]。另外，GaSe具有从大块到少层形式的强光学非线性效应（例如，二次谐波产生），其可用于实现具有增强功能的光电探测器。更重要的是，为了实现范德华异质结光电探测器，需要一对二维材料形成II型带对准。如图1-3所示，GaSe/MoS2异质结即具有本征的II型带对准，其中，E0是真空能级，EC是倒带底，EV是价带顶，EF是费米能级。虽然已有工作用CVD法得到了GaSe/MoS2异质结[27]，但是目前CVD法得到的GaSe/MoS2异质结存在材料尺寸孝晶格失配大、缺陷多等缺点。而且，对于基于二维GaSe材料的异质结，目前还没有关于红外响应的研究。图1-3GaSe/MoS2异质结能带结构图
本文编号：3486392
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MoS2同质p-n结示意图
第一章绪论3属接触[23]（如用于WSe2的Pd电极）以获得p型特性。而IIIA族金属单硫族化合物是p型二维半导体的理想候选材料，但到目前为止仍未进行大量研究。在IIIA族金属硫族化合物中，GaSe是一种引人关注的候选材料，GaSe的晶体结构由Se-Ga-Ga-Se四层原子层形成（图1-2）。图1-2GaSe的晶格结构[17]GaSe具有p型导电性，这可通过GaSe晶体管得到证实[9]。GaSe具有约2.1eV的间接带隙，比直接带隙仅低25meV，接近的间接和直接带隙为有效的电子-空穴对分离提供了良好的途径，这使其成为制备光电探测器的理想候选材料[17,26]。另外，GaSe具有从大块到少层形式的强光学非线性效应（例如，二次谐波产生），其可用于实现具有增强功能的光电探测器。更重要的是，为了实现范德华异质结光电探测器，需要一对二维材料形成II型带对准。如图1-3所示，GaSe/MoS2异质结即具有本征的II型带对准，其中，E0是真空能级，EC是倒带底，EV是价带顶，EF是费米能级。虽然已有工作用CVD法得到了GaSe/MoS2异质结[27]，但是目前CVD法得到的GaSe/MoS2异质结存在材料尺寸孝晶格失配大、缺陷多等缺点。而且，对于基于二维GaSe材料的异质结，目前还没有关于红外响应的研究。图1-3GaSe/MoS2异质结能带结构图
第一章绪论3属接触[23]（如用于WSe2的Pd电极）以获得p型特性。而IIIA族金属单硫族化合物是p型二维半导体的理想候选材料，但到目前为止仍未进行大量研究。在IIIA族金属硫族化合物中，GaSe是一种引人关注的候选材料，GaSe的晶体结构由Se-Ga-Ga-Se四层原子层形成（图1-2）。图1-2GaSe的晶格结构[17]GaSe具有p型导电性，这可通过GaSe晶体管得到证实[9]。GaSe具有约2.1eV的间接带隙，比直接带隙仅低25meV，接近的间接和直接带隙为有效的电子-空穴对分离提供了良好的途径，这使其成为制备光电探测器的理想候选材料[17,26]。另外，GaSe具有从大块到少层形式的强光学非线性效应（例如，二次谐波产生），其可用于实现具有增强功能的光电探测器。更重要的是，为了实现范德华异质结光电探测器，需要一对二维材料形成II型带对准。如图1-3所示，GaSe/MoS2异质结即具有本征的II型带对准，其中，E0是真空能级，EC是倒带底，EV是价带顶，EF是费米能级。虽然已有工作用CVD法得到了GaSe/MoS2异质结[27]，但是目前CVD法得到的GaSe/MoS2异质结存在材料尺寸孝晶格失配大、缺陷多等缺点。而且，对于基于二维GaSe材料的异质结，目前还没有关于红外响应的研究。图1-3GaSe/MoS2异质结能带结构图
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