本文關鍵詞：拓撲絕緣體材料納米結構的制備及其光子器件的研究

  更多相關文章： 硒化鉍納米線 氣相沉積 碲化錫薄膜 異質結 光電探測器

【摘要】：拓撲絕緣體是一種具有特殊電子狀態(tài)的新型半導體材料,最近幾年吸引了科學家們的廣泛關注。與傳統(tǒng)半導體不同,拓撲絕緣體材料體內在費米能級處存在帶隙,是一種絕緣體;然而在表面存在能夠穿越帶隙的狄拉克型電子,因而導致它的表面或界面是一種類金屬態(tài)。這種特殊的電子狀態(tài)使拓撲絕緣體具有很多不同尋常的優(yōu)異性能。同時一維半導體納米線與二維半導體薄膜具有獨特的光電特性,因而可將拓撲絕緣體一維和二維納米結構用于光電子器件的研究。然而,目前關于拓撲絕緣體材料的研究還主要集中在其物理性質方面如電子態(tài),磁阻性質方面的研究等,對其光電器件的研究還處于起步階段。因此對其光電器件的研究也是目前國際研究的熱點之一。本文利用氣相沉積法制備了高質量的拓撲絕緣體材料單晶納米線和多晶薄膜,進而構筑了基于納米線/硅和薄膜/硅的高性能光電探測器。本文的主要研究內容如下:一、硒化鉍拓撲絕緣體單晶納米線控制合成及其異質結光電探測器:首先在襯底Si上蒸鍍10 nm Au作為納米線生長的催化劑,然后利用氣相沉積法在襯底上制備出大面積的硒化鉍納米線。再對基底二氧化硅進行光刻、蒸鍍電極、二次光刻、反應離子刻蝕去掉氧化層,從而得到金電極與Si的插指狀結構。然后將納米線轉移至基底上,再打磨基底背面用銦鎵合金引出電極,從而構筑了硒化鉍納米線/硅的光電探測器器件。經過測試發(fā)現(xiàn)器件具有很好的器件性能如較高的響應度、較快的響應時間以及紫外-近紅外的寬光譜響應特性和較好的穩(wěn)定性等。硒化鉍納米線/硅異質結構在光電探測器上的應用表明拓撲絕緣體一維納米材料在光電子器件方面具有很大的應用前景。二、碲化錫拓撲絕緣體薄膜大面積合成及其自驅動光電探測器:利用氣相沉積法,在管式爐里成功的制備出了碲化錫薄膜樣品。該方法可實現(xiàn)薄膜的大面積制備,同時薄膜的結晶性較好且制備過程方便。利用模板輔助溶液刻蝕法在氧化硅基底上開窗口并在窗口處的Si上直接生長碲化錫薄膜,再經引出電極后,成功制備出了SnTe/Si異質結光電探測器。SnTe/Si異質結器件在0 V及-1 V偏壓下都具有較高的開關比和較快的響應速度。同時器件具有一定的光伏效果,因而可用于自驅動光電探測器件。另外器件在紫外至近紅外的寬波段均具有較好的響應性能,而且本工作中還得到了高達4×1012 cmHz1/2W-1的探測度以及8μs的響應速度,此性能在目前關于拓撲絕緣體材料的報道中均是最高�；赟nTe/Si異質結光電探測器的優(yōu)異性能,預示著拓撲絕緣體材料在快速響應和高探測度的光電探測器上有著巨大的應用潛力。
【關鍵詞】：硒化鉍納米線 氣相沉積 碲化錫薄膜 異質結 光電探測器
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN36;TB383.1
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-34
• 1.1 引言10-11
• 1.2 拓撲絕緣體材料概述11-25
• 1.2.1 拓撲絕緣體材料的制備與表征11-18
• 1.2.2 拓撲絕緣體材料的性能及應用研究18-25
• 1.3 光電探測器概述25-27
• 1.3.1 光電探測器的原理及分類25-26
• 1.3.2 光電探測器的主要性能參數(shù)26-27
• 1.4 本論文的研究內容與意義27-29
• 1.5 參考文獻29-34
• 第二章 基于拓撲絕緣體Bi_2Se_3納米線與Si異質結的高效寬光譜光電探測器34-58
• 2.1 引言34-35
• 2.2 實驗部分35-38
• 2.2.1 硒化鉍納米線的合成與表征35-37
• 2.2.2 硒化鉍納米線/硅異質結的合成與測試37-38
• 2.3 實驗結果與討論38-53
• 2.3.1 硒化鉍納米線的表征38-42
• 2.3.2 硒化鉍納米線/硅異質結的結構表征42-43
• 2.3.3 硒化鉍納米線/硅異質結的光電探測器測試結果分析43-50
• 2.3.4 硒化鉍納米線/硅異質結的機理分析50-53
• 2.4 本章小結53
• 2.5 參考文獻53-58
• 第三章 基于拓撲晶體絕緣體SnTe與Si異質結的高效寬光譜光電探測器58-81
• 3.1 引言58-59
• 3.2 實驗部分59-61
• 3.2.1 碲化錫的合成與表征59-60
• 3.2.2 碲化錫薄膜/硅異質結的合成與測試60-61
• 3.3 實驗結果與討論61-76
• 3.3.1 碲化錫薄膜的表征61-64
• 3.3.2 碲化錫薄膜/硅異質結的結構表征64-65
• 3.3.3 碲化錫薄膜/硅異質結的光電器件結果分析65-76
• 3.4 本章小結76-77
• 3.5 參考文獻77-81
• 總結與展望81-83
• 攻讀學位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文83-84
• 致謝84-85

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1 胡亮;彭佑多;顏健;譚新華;;圓柱形光電探測器透鏡聚光特性研究[J];湖南科技大學學報(自然科學版);2014年01期

2 ;石墨烯結合量子點制成高靈敏光電探測器[J];材料導報;2012年S1期

3 詹福如,袁宏永,蘇國鋒,謝啟源,王清安,范維澄;光電探測器微變信號放大電路的設計和分析[J];火災科學;2001年04期

4 何俊華,陳良益,陳烽,鄧年茂;彩色套印實時位置偏差檢測[J];印刷技術;1998年11期

5 王淑珍;謝鐵邦;常素萍;王選擇;;四象限光電探測器用于表面形貌測量的研究[J];中國機械工程;2008年19期

6 黃靖云,葉志鎮(zhèn);SiGe/Si光電探測器研究進展[J];材料科學與工程;1997年03期

7 張宏建;;激光微粒測量儀[J];化工自動化及儀表;1991年03期

8 張永剛，陳建新，任堯成，，李愛珍;InAlAs／InGaAsMSM光電探測器[J];功能材料與器件學報;1995年01期

9 劉家洲,陳意橋,稅瓊,南礦軍,李愛珍,張永剛;高性能In_(0.53)Ga_(0.47)AsPIN光電探測器的研制[J];功能材料與器件學報;2002年01期

10 唐鈺,葛龍;紅外光電散射式感煙探測器的研制[J];四川大學學報(工程科學版);2002年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 單崇新;王立昆;張吉英;申德振;范希武;;氧鋅鎂基太陽盲光電探測器[A];第十一屆全國MOCVD學術會議論文集[C];2010年

2 王曉耘;徐華盛;雷愛宏;;超快光電探測器[A];華東三省一市第三屆真空學術交流會論文集[C];2000年

3 陳風;王驥;鄭小兵;;陷阱式光電探測器的線性測量[A];第十屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2004年

4 費豐;楊家桂;繆向紅;;高速光電探測器帶寬測試技術[A];第十二屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2008年

5 王曉耘;劉德林;;超快響應光電探測器時間響應特性的研究[A];第六屆華東三省一市真空學術交流會論文集[C];2009年

6 郭中原;;用于激光陀螺儀的硅光電探測器[A];第九屆全國光電技術學術交流會論文集（上冊）[C];2010年

7 林聚承;袁祥輝;;一種新型650nm的光電探測器[A];中國儀器儀表學會第六屆青年學術會議論文集[C];2004年

8 費豐;王寧;劉濤;;高速光電探測器帶寬測試技術研究[A];第十三屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2010年

9 楊電;趙先明;徐紅春;;雪崩型光電探測器的自動老化測試的研究[A];第十四屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2012年

10 王興妍;黃輝;王琦;黃永清;任曉敏;;新型光電探測器的研究[A];第九屆全國青年通信學術會議論文集[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 記者 蘇亞兵;建國內首個光電探測器研發(fā)平臺[N];珠海特區(qū)報;2010年

2 撰稿 本報記者 張希;寧企研發(fā)光電探測器 保障嫦娥三號平安“落月”[N];南京日報;2013年

3 張巍巍;IBM在芯片通信技術上取得重大突破[N];科技日報;2010年

4 張巍巍;IBM芯片通信技術取得重大突破[N];中國質量報;2010年

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1 金里;基于硅基SU-8光波導的微環(huán)諧振器及光電探測器研究[D];浙江大學;2015年

2 郭楠;新型低維光電探測器機理研究[D];中國科學院研究生院(上海技術物理研究所);2015年

3 文化鋒;光載毫米波系統(tǒng)的毫米波功率合成技術研究[D];寧波大學;2015年

4 周弘毅;硅基光電探測器的研究[D];北京工業(yè)大學;2015年

5 張麗;有機/納米復合物場效應光電探測器研究[D];北京理工大學;2015年

6 李莉;雙波段組合激光輻照光電探測器的研究[D];國防科學技術大學;2010年

7 李建威;高速光電探測器頻率響應特性測試研究[D];南開大學;2010年

8 黃啟俊;MOSFET亞閾光電特性研究及其應用系統(tǒng)[D];武漢大學;2010年

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1 高勛;強激光對光電探測器的損傷研究[D];長春理工大學;2004年

2 石劉峰;能見度傳感器測量誤差的研究[D];南京信息工程大學;2015年

3 王柳;具有垂直站立結構的二維層狀過渡金屬硫屬化合物的制備及光電應用[D];蘇州大學;2015年

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5 吳程呈;基于黑硅材料的Si-APD功能仿真研究[D];電子科技大學;2015年

6 喬芳建;Mie散射增強的新型石墨烯光電探測器研究及Mie散射應用拓展[D];南京大學;2015年

7 李夢;SOI基CMOS RCE光電探測器結構與特性研究[D];杭州電子科技大學;2015年

8 謝偉杰;表面等離子體增強的基于一維半導體納米結構的光電探測器研究[D];合肥工業(yè)大學;2015年

9 趙軍;光電探測器等效電路模型和實驗研究[D];重慶大學;2015年

10 趙文君;變組分AlGaAs/GaAs納米線光電探測器特性研究[D];東華理工大學;2016年

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