作為一種新型的異質(zhì)結(jié),范德華異質(zhì)結(jié)由兩種及以上二維材料構(gòu)筑而成,層間由范德華力結(jié)合。通過選擇合適的二維材料以及優(yōu)化界面處能帶排列,范德華異質(zhì)結(jié)器件呈現(xiàn)出新穎的物理特性,在電子與光電器件領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景�；诙S材料的高性能紅外探測(cè)器在民用與航天領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用前景。近年來,二維材料紅外探測(cè)器主要集中于窄帶隙半導(dǎo)體,如黑磷、AsP等,并取得了較大進(jìn)展。但是,考慮到黑磷、AsP的不穩(wěn)定性,其在紅外探測(cè)器方面的應(yīng)用受到限制。GeAs是一種新型的p型二維窄帶隙半導(dǎo)體（0.6 eV）,其具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、較高的載流子遷移率,且對(duì)紅外光有著很快地響應(yīng),使得其紅外探測(cè)器領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。但是,由于GeAs暗電流較高,導(dǎo)致其近紅外探測(cè)器性能指標(biāo),如比檢測(cè)率,相對(duì)較低。本文通過構(gòu)筑基于GeAs的范德華異質(zhì)結(jié)器件來降低其暗電流,進(jìn)一步提高其紅外光探測(cè)性能。本文研究了基于新型二維窄帶隙半導(dǎo)體GeAs異質(zhì)結(jié)器件的電學(xué)與光電性質(zhì)。首先,構(gòu)筑了GeAs、MoS₂、F₁₆CuPc場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件,并測(cè)量了器件性能,GeAs載流子遷移率可達(dá)18cm

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

MoS2/GeAs以及MoS2/F16CuPc異質(zhì)結(jié)器件示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文3圖1-2兩個(gè)主要相為1:2(金屬:硫)比例的過渡金屬硫族化合物(a)H相；(b)T相[3]所有的過渡金屬硫族化合物都可以由它們的元素在金屬與硫的直接反應(yīng)中以粉末的形式合成[4]。該方法可簡單地按比例進(jìn)行合成，可合成到百克級(jí)，因此適用于用類似方法大規(guī)模制備純單相過渡金屬雙鹵金屬，其中需要注意低溫預(yù)反應(yīng)是必不可少的，特別是對(duì)于大規(guī)模合成過渡金屬二硫化物，以避免不受控制的劇烈反應(yīng)。由于其固有的二維特性和自旋軌道耦合特性，引入了金屬-絕緣體轉(zhuǎn)換、能量谷電子學(xué)和電荷密度波(CDW)、以及非常規(guī)超導(dǎo)等新物理性質(zhì)的出現(xiàn)，使這些材料成為研究熱點(diǎn)，這使過渡金屬硫族化合物成為了另一個(gè)研究低維量子物理比較理想的方式。圖1-3TMDs中各相的原子結(jié)構(gòu)示意圖（a）五種相結(jié)構(gòu)中的鍵合球棍模型；（b）1H和1T相自旋軌道耦合產(chǎn)生的d軌道[5]

渡金屬硫族化合物典型代表，具有十分優(yōu)秀的力學(xué)性能，并且在光電領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。2H-MoS2是一種吸電子的半導(dǎo)體[6]，1T-MoS2具有金屬性，并且許多方面的具有十分巨大的潛力[7]，以及3R-MoS2是一種非中心對(duì)稱的半導(dǎo)體，在非線性光學(xué)方面具有特定的優(yōu)勢(shì)[8]。TMDs的相位控制可以改變其特有的性質(zhì)。在光電性能方面，塊狀MoS2是一種間接帶隙半導(dǎo)體，但是單層MoS2具有1.8eV左右的直接帶隙[9]，因而被廣泛關(guān)注，并且吸收和發(fā)射的波段均為可見光波段，具有強(qiáng)的自旋軌道耦合，可應(yīng)用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管、光電晶體管的方面。圖1-4單層MoS2與其他電子、光電應(yīng)用材料的性能比較（a）場(chǎng)效應(yīng)遷移率隨電流開關(guān)比變化的函數(shù)；（b）場(chǎng)效應(yīng)遷移率隨電子帶隙變化的函數(shù)[6]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]石墨烯:單原子層二維碳晶體——2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)簡介[J]. 朱宏偉.  自然雜志. 2010(06)



本文編號(hào)：3101992