二维二碲化钼的光学性质及光探测性能研究

发布时间：2020-06-11 17:58

【摘要】：二维二碲化钼(Mo Te2)是一种新兴的二维材料,由于其独特的结构和优异的性能引起了科研届的广泛关注。二碲化钼具备可调控的能隙、良好的光吸收性,可应用于可见至近红外波段的光探测,在光电器件领域有重要的应用潜力。本文主要研究了机械剥离法制备的二碲化钼的光学与光探测性能,并通过激光辐照实现了二碲化钼由半导体(2H)相到半金属相(1T’)的转变。最后,通过干法转移制备了石墨烯/二碲化钼(Graphene/Mo Te2)异质结并研究了其光探测性能。本论文共有四章,各章内容简述如下:在第一章中,我们首先介绍了二维二碲化钼材料的基本性质,以及二维光电探测的基本原理、研究现状与发展趋势。在第二章中,探讨了不同层数的二碲化钼的光学对比度、拉曼光谱和光致发光光谱。发现1-3层的二碲化钼R通道的光学对比度值随层数线性增加,可以用于判断二碲化钼的层数。研究了二碲化钼拉曼光谱随层数的变化及光致发光光谱随温度的变化。利用激光辐射的方法成功地诱导了二碲化钼从半导体(2H)相到半金属相(1T’)相的局域相变。在第三章中,我们制备了基于多层二碲化钼的光探测器,并系统地测试了器件在不同光功率、偏压、背栅电压以及光波长下的光电响应。该器件在可见光波段的光响应度达到5 A/W,探测率为1.5×109 cm Hz1/2W-1,探测波段延伸至近红外1.5μm。并利用干法转移制备了Graphene/Mo Te2的质结,研究了异质结中的电荷转移及对光电响应性能的影响。在第四章中,我们总结了本论文的主要研究成果,并展望了未来可能开展的一些研究方向。
【图文】：

层状材料,二维

第一章绪论层状材料简介几年来，二维层状材料凭借优异的光学、电学、机械等性能，受到研究者关注。继石墨烯被发现以来，越来越多的具有原子层级厚度的二维层状材[1,2]，图 1-1 总结了目前被发现的一些二维层状材料的种类[3]。第一类是类包括石墨烯，氮化硼，氧化石墨烯等；第二类是二维过渡金属硫族化合物(TM半导体性质的硫化物，以及具有金属性质的硫化物等，这些过渡金属硫族二碲化钼等不仅具有较好的机械、电学、光学性质，还具有石墨烯所不具带隙，因此成为近年来二维材料领域的研究热点；第三类是二维氧化物些具有层状结构的氧化物，如层状 CuO；第四类是具有层状结构的其他二维材料性质各异，如石墨烯是狄拉克半金属，超薄过渡金属硫族化合物体，而氮化硼是很好的绝缘体。

倒空间,石墨,晶格结构,布里渊区

图 1-2 (a) 石墨烯的晶格结构；(b) 相应的倒空间和布里渊区[4]。 1-3 显示了理论计算出的石墨烯的 π 带和 π*带。在低能态下，石墨烯的电以用紧束缚哈密顿量来描述，其中碳原子之间的相互作用被限制在最近的并且每个碳原子只有一个 π 轨道。在未掺杂的石墨烯中，价带和导带在费 K'点相遇，，费米面附近的电子能量 E 与波矢 k 成线性色散关系：E=VF准粒子动量，VF为费米速度(106m/s)。因此，石墨烯中的电子可以被看作拉克费米子[5]。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O614.612

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