二维SnS光电探测器制备及性能优化研究

发布时间：2024-03-31 17:31

　　光电探测器是一种将光信号转换为电信号的装置,在社会生产生活中发挥着不可替代的作用,而当前市面上基于Si、PbS、Hg_1-xCd_xTe等材料制成的光电探测器难以满足宽探测波段、高灵敏度的发展需求。近年来,二维层状材料因其超薄结构和优异的光电性能,被科研人员广泛研究。其中,以二维硫化亚锡为代表的IV族金属元素单硫化物,兼具适合的光学带隙和较强光吸收特性,是理想的光探测材料。目前二维SnS生长可控性不好,且其光电探测器性能有待提高。因此本工作首先优化二维SnS的物理气相沉积法工艺参数,提高其生长可控性;再利用金纳米颗粒(AuNPs)修饰二维SnS表面的方法,增强二维SnS的光吸收,提高二维SnS光电探测器的性能。具体研究内容及结果如下:(1)二维SnS纳米材料的可控制备。采用物理气相沉积法,通过调整生长温度、时间等工艺参数,实现了二维SnS的可控生长。将生长温度、生长时间、载气流速、气压等参数分别设置为580°C、10 min、70 sccm、100 Torr,成功地制备了较薄的二维SnS纳米片。(2)二维SnS光电探测器的制备及可见光-近红外波段...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1(a)SnS晶格原子排布；(b)正交相SnS的层状结构；(c)SnS原子结构的armchair和zigzag方向；(d)SnS高分辨TEM图

作为MX的一种典型代表，二维层状硫化亚锡(SnS)晶体结构如图1.1所的小球代表硫(S)原子，灰色的小球代表锡(Sn)原子。每一个晶胞包含和4个Sn原子，且每1个S(或者Sn)原子与周围的3个Sn(或者S)原键的方式相结合，其晶体结构相当于扭曲的....

图1.2不同层数SnS的能带结构图

即材料尺寸达到纳米量级时，材料费米能级附近的能级由连续态分裂而成独立结构，所以二维材料表现出不同于块体材料的能带结构。例如，MoS2块体材料带隙为1.29eV，当其厚度减小至单原子层(约0.65nm)时带隙增大，变成1.8eV。块体材料的价带顶(VBM)和导带底(CB....

图1.3SnS实际测量和理论计算的吸收光谱

0]。Julien等科研人员对SnS薄膜光吸收性能。图中灰色虚线代表SnS薄膜的理论带隙值吸收光谱；蓝色实线则为理论计算的吸收光被完全吸收，SnS材料的吸收系数达到2-3看到SnS薄膜实际吸收的光子最小能量约为偏差。从图中吸收光谱可知SnS能吸收可见广泛应用....

图1.4SnS场效应晶体管(a)Z字型方向,(b)扶手椅方向温度依赖性输出曲线;(c)栅极电压调控电导率的变化情况

(Z字型方向)的不同，导致迁移率的差距。载流子迁移率可表示为：μ=eτ载流子迁移率，τ为载流子平均自由程，m为有效质量)，对于SnS而=0.36m0>mz=0.21m0(m0为自由电子有效质量)；反之扶手椅方向的电子迁于Z字型方向电子迁移率。根据Xue等研究....

本文编号：3944274