發(fā)布時(shí)間：2021-10-09 05:44

　　基于過渡金屬硫族化合物（TMDs）II型異質(zhì)結(jié)在光伏及光電探測領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注與研究。本文中,我們研制了 一種基于少層ReS2/單層MoS2-I型異質(zhì)結(jié)的高性能薄膜晶體管和光電探測器。歸功于I型異質(zhì)結(jié)的本征特性、少層ReS2的獨(dú)特性質(zhì)以及范德瓦爾斯層間耦合作用,所制備的光電探測器表現(xiàn)出極低的漏電流（10-14A）和等效噪聲比率（6×10-23WHz-1/2）,這在同類的光電探測器件中都均為記錄,非常適合極弱光信號的探測。通過理論計(jì)算,當(dāng)ReS2薄膜從單層增加到特定少層,平面內(nèi)各向異性的ReS2和各向同性的MoS2之間巨大的晶格錯(cuò)配導(dǎo)致異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化,具體表現(xiàn)為半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)從間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋�。�?shí)驗(yàn)結(jié)果還表明,探測器光電流隨ReS2薄層厚度的改變而變化,利用5-6層ReS2和單層MoS2形成的異質(zhì)結(jié)制備的光電探測器具有最優(yōu)的綜合性能。實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果表明了基于少層ReS2/單層MoS2的I型異質(zhì)結(jié)同樣可以被用于光電探測領(lǐng)域,尤其是在極低噪聲的光電倍增管和光電探測器領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。 

【文章來源】：浙江大學(xué)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)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)干濕法轉(zhuǎn)移流程示意圖［１７１??

〇??這其中，一種３０?ｎｍ厚的ＲｅＳ２薄膜基光電探測器在經(jīng)過特殊的氧等離子體??處理后，表現(xiàn)出ＺｊＸＨ＾ＡＷ－１的響應(yīng)度［３８］，如圖１．５所示為該器件的三維示意??圖和電學(xué)性能曲線。??（ａ）?°：?Ｐ｜ａｓｒｎａ?（ｂ）ｉ〇Ｊｉ????ｉ１〇－ｓ??Ｓｉ〇７?２?■?２?＾?〇ｆｌ－ｃｕｒｒ？Ｍ??ｍｍ?Ｓｏｕｒｃｅ?＾?Ｄｒａｉｎ?〇?〇１０?＂ｏ?３〇?ｅｏ??－?ｍ?１０＾?Ｌ－?Ｅｔｃｈｉｎｇ?ｕｒｎ，?ｐｏｏｌ??ｊｔｆｋ?〇?ｉｓ?３〇??Ｇａｔｅ?ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ）??圖１．５?（ａ）氧等離子體處理的ＲｅＳ２薄膜晶體管三維示意圖；（ｂ）?ＲｅＳ２薄膜晶體??管隨氧等離子處理時(shí)間變化的Ｉｄ－Ｖｇ曲線［５８］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?〇ｉ?－ｐｌａｓｍａ－ｔｒｅａｔｅｄ?ＲｅＳ２?ＴＦＴ?ａｎｄ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｉｍａｇｅｓ??ｂｅｆｏｒｅ?ａｎｄ?ａｆｔｅｒ?〇２?ｐｌａｓｍａ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；?（ｂ）?Ｉｄ－?Ｖｇ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ?ＲｅＳ２?ＴＦＴｓ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ??〇２?ｐｌａｓｍａ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?ｔｉｍｅ．??另外，一種少層ＲｅＳ２基的光電探測器具有８８６００ＡＷ－１的響應(yīng)度和１０８的器??件開關(guān)比，被報(bào)導(dǎo)具有探測微弱信號的能力［５７］。然而，目前研究的局限在＋?，大??多數(shù)上述的器件雖然擁有不錯(cuò)的響應(yīng)度和開關(guān)比，但是漏電流依然處于相對比較??高的值

性新的層面，也因此可以創(chuàng)造出新一代的原子級薄電子和光電子器件。例如，最??近關(guān)于單層ＷＳｅ２和ＭｏＳ２異質(zhì)結(jié)的研究在空間上顯示出相當(dāng)獨(dú)特直接吸收但空??間上顯示出相當(dāng)獨(dú)特直接吸收但空間間接發(fā)射（圖１．６）?［４６】。經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種空間上??的間接光致發(fā)光強(qiáng)度變化過渡相當(dāng)強(qiáng)烈，表明有強(qiáng)大的層間耦合的電荷載體。這??種相當(dāng)獨(dú)特的層間耦合提供了能帶工程中的新自由度被探索的可能性。也用于設(shè)??計(jì)具有定制復(fù)合層和可調(diào)光電子的新半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)。??？？?（２）?〇??Ｅｃ＾－２．—??（３）?（１）??⑴??〇〇??Ｅｖ?－〇７７２）??／！＋??ＳＬＭｏＳ２?ＳＬＷＳｅ２??圖１．６ＷＳｅ２／Ｍ〇Ｓ２異質(zhì)結(jié)在光激發(fā)下載流子的能帶躍迀示意圖［４６］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．６?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｂａｎｄ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＷＳｅ２／ＭｏＳ２?ｈｅｔｅｒｏ－ｂｉｌａｙｅｒ?ｕｎｄｅｒ??ｐｈｏｔｏｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ．??ＴＭＤ－ＴＭＤ異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建使得多種多樣功能器件的制備得以實(shí)現(xiàn)，如ｐ－ｎ??二極管，它是許多光電設(shè)備，包括光電二極管，太陽能電池和發(fā)光二極管的最基??本的組成元件。傳統(tǒng)的ｐ－ｎ二極管通常是通過選擇性地?fù)诫s半導(dǎo)胃體材料來獲得Ｐ－??ｎ二極管，材料分為ｐ型和ｎ型區(qū)域。但是，由于選擇性摻雜２Ｄ半導(dǎo)體并控制??它們的范圍是十分困難的，所以在２Ｄ－ＴＭＤ中制備ｐ－ｎ二極管是一件有挑戰(zhàn)的??事。為此，靜電摻雜被用來制備平面Ｐ－ｎ二極管，但通常因受邊緣電場和通常相??對較低的光電子效率（例如，光子到電子轉(zhuǎn)換外部量子效率（ＥＱＥ）?￣?０．１－１％）??的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]石墨烯:打開二維材料之門——評2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)[J]. 范桂鋒,朱宏偉.  現(xiàn)代物理知識. 2010(06)



本文編號：3425751