高性能硒化铟光电器件的构筑及光电性能研究
发布时间：2021-12-18 23:57
进入信息时代,以光电为载体的通讯技术在国民经济的各个领域发挥着举足轻重的作用,光电器件受到越来越多的关注。近年来,新型二维半导体材料光电探测器因其尺寸小、能耗低、性能高等特点受到研究人员的青睐。二维半导体材料因其独特的力学特性与优异的电子输运性质被寄予厚望,认为是下一代光电信息器件的构筑材料。在众多的二维材料中,具有高的吸光系数、优异的电子调制能力、良好的稳定性的硒化铟（In2Se3和InSe3）犹如一颗冉冉升起的新星。然而,基于In2Se3的光电器件的研究并不多见,鉴于此,本文以硒化铟为研究对象,从材料的制备表征、器件构筑流程、综合性能提高、新材料生长机理解释及其性能探究等方面系统展开研究。本文通过常压化学气相沉积的方法,成功合成了二维In2Se3材料,并且通过参数调节实现了从微米级单晶到厘米级薄膜的全过程精准调控,经多种表征后确定为高质量的α-In2Se3。随后,开发了材料干法转移技术,...
【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】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α-In2Se3结构示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-图1-1α-In2Se3结构示意图（2）In2Se3的制备方法自从被誉为石墨烯之父的AndreGeim教授通过机械剥离制备出单层石墨烯，机械剥离法便被广泛应用来获得二维材料。人们对于二维In2Se3的首次研究就是针对机械剥离法得到的二维In2Se3样品上进行的。2013年，华盛顿州立大学的Tao等人[20]借助机械剥离成功制备出二维的α-In2Se3纳米薄片，随后对其相变进行了系统研究，研究发现，升高温度可以实现α相到β相的转变，随着厚度的减小转变温度会逐渐升高，块体的β-In2Se3是亚稳定相，但是β-In2Se3纳米薄膜却可以稳定存在，温度降低后也不会重新自发重新转变为α-In2Se3。特别地，它们的电学性质也差异很大，β相的电阻率比α相的电阻率低1~2个数量级，该成果为实现单个材料体系的多级相变储存器提供了实验基矗图1-2机械剥离所得的二维In2Se3样品光学图[20]同年，北京大学Liu等人[21]率先报道了关于在基底上生长二维In2Se3的研究成果。这项工作是利用物理气相沉积法，将In2Se3粉末当做前驱体，以氟金云母作为基底，在其表面借助范德华外延生长，利用晶格匹配沉积得到原子级别厚度的二
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-峰值，对应的光学带隙为1.55eV。比较有意思的是，与以往In2Se3表现出n-型半导体输运性质这一广泛研究成果正好相反，这种条件下所得到的单层In2Se3呈现出p-型半导体输运性质。同时文中给出了解释：In2Se3粉末在高温下分解为离子基团，在所形成的晶格中产生缺陷，造成了大量的带正电子的In空穴，作为多子参与导电，最终使得合成的单层纳米片变成p-型半导体。图1-4硅片上生长单层In2Se3纳米片：a)装置图；b)产物光学图[22]2016年，哈尔滨工业大学的Hu等人[23]通过化学气相沉积的方法在氟金云母上成功生长了In2Se3薄膜，同时通过对基底的表面处理实现了图案化定制生长，如图1-5所示。该方法用In2O3粉末提供In源，Se粉作为Se源，铜网掩模及氧气等离子刻蚀来进行表面处理，成功在云母表面的特定区域生长出In2Se3薄膜。随后，该材料被转移至柔性基底上，利用其力学特性制成了电子皮肤，实质是一个力学传感器，将力信号转化成电信号输出。结果表明，In2Se3的应变因子高达237，甚至高于当时最好的硅基力学传感器（应变因子：200），该结果为二维材料作为高质量电子皮肤在人机一体化的应用打下了坚实的基矗图1-5图案化生长In2Se3薄膜：a)阵列生长流程图；b)条形扫描图；c)椭圆形扫描图；d)圆形扫描图[23]
【参考文献】：
期刊论文
[1]现代大型分析测试仪器系列讲座之二 透射电子显微镜[J]. 吴晓京. 上海计量测试. 2002(03)
博士论文
[1]硒化铟纳米薄膜的制备及其电学和光电性能研究[D]. 冯伟.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3543395
【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】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α-In2Se3结构示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-图1-1α-In2Se3结构示意图（2）In2Se3的制备方法自从被誉为石墨烯之父的AndreGeim教授通过机械剥离制备出单层石墨烯，机械剥离法便被广泛应用来获得二维材料。人们对于二维In2Se3的首次研究就是针对机械剥离法得到的二维In2Se3样品上进行的。2013年，华盛顿州立大学的Tao等人[20]借助机械剥离成功制备出二维的α-In2Se3纳米薄片，随后对其相变进行了系统研究，研究发现，升高温度可以实现α相到β相的转变，随着厚度的减小转变温度会逐渐升高，块体的β-In2Se3是亚稳定相，但是β-In2Se3纳米薄膜却可以稳定存在，温度降低后也不会重新自发重新转变为α-In2Se3。特别地，它们的电学性质也差异很大，β相的电阻率比α相的电阻率低1~2个数量级，该成果为实现单个材料体系的多级相变储存器提供了实验基矗图1-2机械剥离所得的二维In2Se3样品光学图[20]同年，北京大学Liu等人[21]率先报道了关于在基底上生长二维In2Se3的研究成果。这项工作是利用物理气相沉积法，将In2Se3粉末当做前驱体，以氟金云母作为基底，在其表面借助范德华外延生长，利用晶格匹配沉积得到原子级别厚度的二
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-5-峰值，对应的光学带隙为1.55eV。比较有意思的是，与以往In2Se3表现出n-型半导体输运性质这一广泛研究成果正好相反，这种条件下所得到的单层In2Se3呈现出p-型半导体输运性质。同时文中给出了解释：In2Se3粉末在高温下分解为离子基团，在所形成的晶格中产生缺陷，造成了大量的带正电子的In空穴，作为多子参与导电，最终使得合成的单层纳米片变成p-型半导体。图1-4硅片上生长单层In2Se3纳米片：a)装置图；b)产物光学图[22]2016年，哈尔滨工业大学的Hu等人[23]通过化学气相沉积的方法在氟金云母上成功生长了In2Se3薄膜，同时通过对基底的表面处理实现了图案化定制生长，如图1-5所示。该方法用In2O3粉末提供In源，Se粉作为Se源，铜网掩模及氧气等离子刻蚀来进行表面处理，成功在云母表面的特定区域生长出In2Se3薄膜。随后，该材料被转移至柔性基底上，利用其力学特性制成了电子皮肤，实质是一个力学传感器，将力信号转化成电信号输出。结果表明，In2Se3的应变因子高达237，甚至高于当时最好的硅基力学传感器（应变因子：200），该结果为二维材料作为高质量电子皮肤在人机一体化的应用打下了坚实的基矗图1-5图案化生长In2Se3薄膜：a)阵列生长流程图；b)条形扫描图；c)椭圆形扫描图；d)圆形扫描图[23]
【参考文献】：
期刊论文
[1]现代大型分析测试仪器系列讲座之二 透射电子显微镜[J]. 吴晓京. 上海计量测试. 2002(03)
博士论文
[1]硒化铟纳米薄膜的制备及其电学和光电性能研究[D]. 冯伟.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3543395
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