發(fā)布時(shí)間：2017-10-08 03:32

  本文關(guān)鍵詞：拓?fù)浣^緣體材料納米結(jié)構(gòu)的制備及其光子器件的研究

  更多相關(guān)文章： 硒化鉍納米線 氣相沉積 碲化錫薄膜 異質(zhì)結(jié) 光電探測器

【摘要】：拓?fù)浣^緣體是一種具有特殊電子狀態(tài)的新型半導(dǎo)體材料,最近幾年吸引了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)半導(dǎo)體不同,拓?fù)浣^緣體材料體內(nèi)在費(fèi)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(dǎo)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?fù)浣^緣體具有很多不同尋常的優(yōu)異性能。同時(shí)一維半導(dǎo)體納米線與二維半導(dǎo)體薄膜具有獨(dú)特的光電特性,因而可將拓?fù)浣^緣體一維和二維納米結(jié)構(gòu)用于光電子器件的研究。然而,目前關(guān)于拓?fù)浣^緣體材料的研究還主要集中在其物理性質(zhì)方面如電子態(tài),磁阻性質(zhì)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(diǎn)之一。本文利用氣相沉積法制備了高質(zhì)量的拓?fù)浣^緣體材料單晶納米線和多晶薄膜,進(jìn)而構(gòu)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(nèi)容如下:一、硒化鉍拓?fù)浣^緣體單晶納米線控制合成及其異質(zhì)結(jié)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(jìn)行光刻、蒸鍍電極、二次光刻、反應(yīng)離子刻蝕去掉氧化層,從而得到金電極與Si的插指狀結(jié)構(gòu)。然后將納米線轉(zhuǎn)移至基底上,再打磨基底背面用銦鎵合金引出電極,從而構(gòu)筑了硒化鉍納米線/硅的光電探測器器件。經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)器件具有很好的器件性能如較高的響應(yīng)度、較快的響應(yīng)時(shí)間以及紫外-近紅外的寬光譜響應(yīng)特性和較好的穩(wěn)定性等。硒化鉍納米線/硅異質(zhì)結(jié)構(gòu)在光電探測器上的應(yīng)用表明拓?fù)浣^緣體一維納米材料在光電子器件方面具有很大的應(yīng)用前景。二、碲化錫拓?fù)浣^緣體薄膜大面積合成及其自驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)薄膜的大面積制備,同時(shí)薄膜的結(jié)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(jīng)引出電極后,成功制備出了SnTe/Si異質(zhì)結(jié)光電探測器。SnTe/Si異質(zhì)結(jié)器件在0 V及-1 V偏壓下都具有較高的開關(guān)比和較快的響應(yīng)速度。同時(shí)器件具有一定的光伏效果,因而可用于自驅(qū)動(dòng)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(yīng)性能,而且本工作中還得到了高達(dá)4×1012 cmHz1/2W-1的探測度以及8μs的響應(yīng)速度,此性能在目前關(guān)于拓?fù)浣^緣體材料的報(bào)道中均是最高。基于SnTe/Si異質(zhì)結(jié)光電探測器的優(yōu)異性能,預(yù)示著拓?fù)浣^緣體材料在快速響應(yīng)和高探測度的光電探測器上有著巨大的應(yīng)用潛力。
【關(guān)鍵詞】：硒化鉍納米線 氣相沉積 碲化錫薄膜 異質(zhì)結(jié) 光電探測器
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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?fù)浣^緣體材料概述11-25
• 1.2.1 拓?fù)浣^緣體材料的制備與表征11-18
• 1.2.2 拓?fù)浣^緣體材料的性能及應(yīng)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(nèi)容與意義27-29
• 1.5 參考文獻(xiàn)29-34
• 第二章 基于拓?fù)浣^緣體Bi_2Se_3納米線與Si異質(zhì)結(jié)的高效寬光譜光電探測器34-58
• 2.1 引言34-35
• 2.2 實(shí)驗(yàn)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(zhì)結(jié)的合成與測試37-38
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)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(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)表征42-43
• 2.3.3 硒化鉍納米線/硅異質(zhì)結(jié)的光電探測器測試結(jié)果分析43-50
• 2.3.4 硒化鉍納米線/硅異質(zhì)結(jié)的機(jī)理分析50-53
• 2.4 本章小結(jié)53
• 2.5 參考文獻(xiàn)53-58
• 第三章 基于拓?fù)渚w絕緣體SnTe與Si異質(zhì)結(jié)的高效寬光譜光電探測器58-81
• 3.1 引言58-59
• 3.2 實(shí)驗(yàn)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(zhì)結(jié)的合成與測試60-61
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)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(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)表征64-65
• 3.3.3 碲化錫薄膜/硅異質(zhì)結(jié)的光電器件結(jié)果分析65-76
• 3.4 本章小結(jié)76-77
• 3.5 參考文獻(xiàn)77-81
• 總結(jié)與展望81-83
• 攻讀學(xué)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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