基于微纳结构调控的二维材料光电探测器研究

发布时间：2021-02-27 05:36

　　二维材料在纳米器件领域有非常好的应用潜力。石墨烯是一种具有超宽光谱吸收、良好的导电导热特性与超高的载流子迁移率等优良特性,使其在光电探测领域有很好的应用潜力。然而,作为光电探测器的光敏材料,石墨烯本身存在两个缺点,一是由于石墨烯本身为基本没有厚度的二维材料,对光的吸收少,单层石墨烯的光吸收率仅为2.3%,因此石墨烯基光电探测器的外量子效率非常低;二是石墨烯是一种没有带隙的二维材料,这种性质导致其对光没有选择性,该特性限制了石墨烯在一些应用的研究。2016年新型二维材料锑烯（Antimonene）被制备出来。相比于石墨烯,锑烯具有宽带隙,也拥有比黑磷等二维材料更好的稳定性,因此引发了广泛的研究人员的关注。本文对锑烯进行第一性原理计算研究,并通过模拟仿真对锑烯与微纳结构结合从而提高锑烯光电探测器的光吸收率;对于锑烯用计算软件NanoDcal计算该材料的光电流,为该材料的应用提供理论参考,主要研究内容如下:采用NEGF-DFT方法,线偏振光以及椭圆偏振光照射在锑烯中心区得出电输运情况,结果表明因为锑烯结构具有空间反衍对称性,所以在0V偏压下,无论是线偏光还是圆偏光照射,锑烯的光电流大小基本为... 

【文章来源】：河北科技大学河北省

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

石墨烯、富勒烯、碳纳米管和石墨的晶格结构

河北科技大学硕士学位论文墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯，而 10 层以上的称为石（Graphene）：一层碳原子按照六角蜂窝状晶格结构周期薄膜；（Bilayer graphene）：两层碳原子按照六角蜂窝状晶格结 或 AA 堆垛形成的二维结构薄膜；（Few-layer graphene）：3-10 层碳原子按照六角蜂窝状晶 ABC 或 ABA 堆垛形成的二维结构薄膜；ABA 堆垛和 ABC 堆垛的方式如图 1-2 所示。

图 1-2 石墨烯的堆垛方式：a)ABA 堆垛；b)ABC 堆垛[5]石墨烯具有特殊的能带结构，单层石墨烯的能带结构如图 1-3 a)所示，在布里渊带底和价带顶相交于 K 点，该点称为狄拉克点（Dirac point）。K 点周围晶格势有对称性，这样特殊的对称性使电子的有效质量基本为零。在该点附近能量和（E-k）呈线性色散关系[6]。本征石墨烯的费米能级在狄拉克点处，p 型掺杂的石墨烯费米能级低于狄拉克n 型掺杂的石墨烯费米能级高于狄拉克点，可通过栅压来调节石墨烯的费米能级， 1-2 b)所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于平面波展开法的二维光子晶体表面模式研究[J]. 蔡青,黄昌清,梁培,董前民.  光子学报. 2012(04)
[2]渐变折射率光波导模场分布的矢量FD-TD法分析[J]. 刘靖,张国平,黄重庆.  光电工程. 2002(03)

博士论文
[1]光子晶体计算方法和设计的研究[D]. 肖三水.浙江大学 2004

硕士论文
[1]基于FDTD法的二维光子晶体传输特性研究[D]. 徐小果.西南交通大学 2009



本文编号：3053771