【摘要】：隨著二維材料的出現(xiàn),人們發(fā)現(xiàn)二維材料在電學、光學以及力學領(lǐng)域擁有眾多其體材料所不具備的優(yōu)異特性。與傳統(tǒng)的共價鍵有所不同,二維-三維(2D-3D)范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)(vdWHs)結(jié)合了二維材料的優(yōu)異特性和體材料的成熟制備工藝與傳統(tǒng)的微電子技術(shù)。由于硅基2D-3D異質(zhì)結(jié)與CMOS工藝具有很好的兼容性,這將在集成光電子器件中具有良好的應用前景。本文以構(gòu)建寬光譜高性能硅兼容的2D-3D異質(zhì)結(jié)光電探測器為導向,主要研究內(nèi)容如下:(1)針對二維二碲化鉬(2D-MoTe_2)光電探測器制備過程中工藝復雜和材料轉(zhuǎn)移過程中引入的界面污染等問題,采用脈沖激光沉積方法在硅襯底上首次原位設(shè)計制備了商用尺度的多層(FL)-MoTe_2/Si異質(zhì)結(jié)光電探測器。通過分析和優(yōu)化器件制備工藝,實現(xiàn)寬光譜高速(FL)-MoTe_2/Si異質(zhì)結(jié)光電探測器的可控構(gòu)筑。光譜響應范圍為300 nm 1550 nm,0 V偏壓下響應度(R)和探測率(D*)分別高達0.19 AW~(-1)和6.8×10~133 J。更為引人注目的性能是器件的3 dB帶寬達到0.12 GHz以及響應速度(τ_r/τ_f)高達52 ns,這遠遠快于迄今為止報道過的大多數(shù)二維材料光電探測器,并可以與商用硅基器件相媲美。(2)為了拓展Si光電探測器的光譜響應,選取具有紫外至微波波段均有吸收的石墨烯(Graphene)為接觸電極材料,構(gòu)建了2D-3D Graphene/Si vdWHs光電探測器。通過控制化學氣相沉積法(CVD)制備的Graphene特性,實現(xiàn)器件在1550 nm波段具有顯著的光響應。器件在0 V偏壓開光比達到1.2×10~4,線性動態(tài)范圍為45 dB,上升下降時間分別達到8.034μs/6.112μs。以上兩個工作的開展,為二維材料異質(zhì)結(jié)型高性能光電探測器的簡化構(gòu)建與拓展應用提供有益的參考,為實現(xiàn)高速、高靈敏度、低成本的光電探測器提供一種新的途徑。
【圖文】：

圖 1.1 紅外光電探測器應用實例Fig 1.1 Typically application of infrared photodetectors照其工作原理的不同，大致可以分為兩種類型：]是指當光線照射到光電材料上時，光電材料表面子吸收足夠多的能量時電子將逸出表面，形成光變化。根據(jù)愛因斯坦的光電子效應可知每種光子的，v 入射光頻率。對于每一種不同的光電材料的光照射在光電子材料表面時，產(chǎn)生外光電效應的前出功，才能保證電子可以克服束縛逸出表面即 h子逸出功都不盡相同，因此存在某個頻率的光子子效應，然而低于這個頻率，無論光強多大均不值即極限頻率。常見的利用外光電子效應制備的像管、光電倍增管[17]等。

合肥工業(yè)大學碩士學位論文穴對。處于耗盡層中的電子-空穴在內(nèi)部電場的作用下快速分離，其中產(chǎn)生的光生電子進入 n 型半導體材料，空穴進入 p 型半導體材料，即形成反向電流。由于 PN結(jié)型光電探測器內(nèi)部存在內(nèi)建電場，，使得該類器件具有較快的響應速度和較高的頻率響應度等特點。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN15

【參考文獻】

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1 田甜;呂敏;田e

本文編號：2642165