二維原子材料二硫化鉬和石墨烯因為豐富而獨特的物理內(nèi)涵,在光電子器件以及能源器件等方面有重要應用。二維原子材料/半導體異質(zhì)結(jié)是范德華異質(zhì)結(jié),區(qū)別于傳統(tǒng)的pn結(jié)；在范德華異質(zhì)結(jié)中二維原子材料的費米能級能夠被獨立調(diào)節(jié),這使得二維原子材料/半導體異質(zhì)結(jié)可以成為未來集成電路和光電子器件的新基礎。本文主要基于石墨烯和二硫化鉬的特殊物理,研究其與砷化鎵形成的異質(zhì)結(jié)在光電探測器和太陽能電池方面的應用,具體做了以下幾點研究：1、通過微機械剝離法和化學氣相淀積法制備大面積單層石墨烯和二硫化鉬,并利用微納工藝制備二維原子材料與半導體器件。2、在二硫化鉬/砷化鎵異質(zhì)結(jié)間插入氮化硼層,異質(zhì)結(jié)在形成過程中的電荷轉(zhuǎn)移,再通過化學摻雜改變二硫化鉬的費米能級,使二硫化鉬/砷化鎵異質(zhì)結(jié)太陽能電池的PCE從4.82%增加到7.15%。3、二硫化鉬/砷化鎵異質(zhì)結(jié)自驅(qū)動光電探測器,對可見光有很高的敏感度,結(jié)合氮化硼層原子界面能帶設計與量子點光摻雜技術,響應度和探測度可達到582 mA/W和3.2×1014cm·Hz1/2/W。4、利用150nnm的金顆粒旋涂在MoS2/GaAs異質(zhì)結(jié)表面獲得了等離子增強的MoSa/GaAs光探... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 二維原子材料簡介
        1.1.1 石墨烯
        1.1.2 二硫化鉬
        1.1.3 其他二維原子材料
    1.2 二維原子材料器件應用研究熱點
        1.2.1 石墨烯的應用研究
        1.2.2 二硫化鉬光電子器件研究
        1.2.3 氮化硼作為石墨烯襯底的應用研究
    1.3 二維原子材料器件物理基礎
        1.3.1 光電效應
        1.3.2 太陽能電池工作原理
        1.3.3 光電探測器工作原理
        1.3.4 二維原子材料/半導體異質(zhì)結(jié)
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 實驗材料與器件的制備
    2.1 單層石墨烯的制備
        2.1.1 石墨烯制備方法簡介
        2.1.2 單層石墨烯制備過程
            2.1.2.1 微機械剝離法
            2.1.2.2 化學氣相沉積法
    2.2 單層二硫化鉬的制備
        2.2.1 二硫化鉬的制備方法簡介
        2.2.2 單層二硫化鉬的制備過程
    2.3 實驗器件的制備
    2.4 二維原子材料的表征
        2.4.1 光學表征
        2.4.2 拉曼表征
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于二硫化鉬的光電子器件研究
    3.1 研究背景
    3.2 二硫化鉬/砷化鎵異質(zhì)結(jié)
    3.3 二硫化鉬/氮化硼/砷化鎵異質(zhì)結(jié)太陽能電池
        3.3.1 器件結(jié)構設計與制備
        3.3.2 實驗結(jié)果與性能分析
            3.3.2.1 電流-電壓特性
            3.3.2.2 化學摻雜提高性能
            3.3.2.3 穩(wěn)定性測試
    3.4 基于二硫化鉬/砷化鎵異質(zhì)結(jié)的光電探測器
        3.4.1 器件結(jié)構設計與制備
        3.4.2 實驗結(jié)果與性能分析
2/GaAs光電探測器的光響應特性">            3.4.2.1 MoS₂/GaAs光電探測器的光響應特性
2/h-BN/GaAs光電探測器的光響應特性">            3.4.2.2 Si量子點/MoS₂/h-BN/GaAs光電探測器的光響應特性
2/GaAs光電探測器的光響應特性">            3.4.2.3 金納米顆粒/MoS₂/GaAs光電探測器的光響應特性
            3.4.2.4 穩(wěn)定性測試
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于石墨烯的光電子器件研究
    4.1 研究背景
    4.2 石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)
    4.3 基于石墨烯/砷化鎵異質(zhì)結(jié)的太陽能電池
        4.3.1 器件結(jié)構設計與制備
        4.3.2 實驗結(jié)果與分析
            4.3.2.1 轉(zhuǎn)換效率與石墨烯層數(shù)的關系
            4.3.2.2 頂柵結(jié)構石墨烯/砷化鎵太陽能電池的性能測試
    4.4 石墨烯/氮化硼/砷化鎵異質(zhì)結(jié)光電探測器
        4.4.1 器件結(jié)構設計與制備
        4.4.2 實驗結(jié)果與分析
            4.4.2.1 氮化硼層數(shù)對異質(zhì)結(jié)的影響
            4.4.2.2 光響應特性
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
        5.2.1 石墨烯/砷化鎵太陽能電池性能提升
        5.2.2 基于二維材料的納米發(fā)電技術的應用展望
參考文獻
作者簡介
碩士期間所獲得的科研成果



本文編號：2957183