進(jìn)入信息時(shí)代,以光電為載體的通訊技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用,光電器件受到越來(lái)越多的關(guān)注。近年來(lái),新型二維半導(dǎo)體材料光電探測(cè)器因其尺寸小、能耗低、性能高等特點(diǎn)受到研究人員的青睞。二維半導(dǎo)體材料因其獨(dú)特的力學(xué)特性與優(yōu)異的電子輸運(yùn)性質(zhì)被寄予厚望,認(rèn)為是下一代光電信息器件的構(gòu)筑材料。在眾多的二維材料中,具有高的吸光系數(shù)、優(yōu)異的電子調(diào)制能力、良好的穩(wěn)定性的硒化銦（In₂Se₃和InSe₃）猶如一顆冉冉升起的新星。然而,基于In₂Se₃的光電器件的研究并不多見,鑒于此,本文以硒化銦為研究對(duì)象,從材料的制備表征、器件構(gòu)筑流程、綜合性能提高、新材料生長(zhǎng)機(jī)理解釋及其性能探究等方面系統(tǒng)展開研究。本文通過(guò)常壓化學(xué)氣相沉積的方法,成功合成了二維In₂Se₃材料,并且通過(guò)參數(shù)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了從微米級(jí)單晶到厘米級(jí)薄膜的全過(guò)程精準(zhǔn)調(diào)控,經(jīng)多種表征后確定為高質(zhì)量的α-In₂Se₃。隨后,開發(fā)了材料干法轉(zhuǎn)移技術(shù),... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

α-In2Se3結(jié)構(gòu)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-圖1-1α-In2Se3結(jié)構(gòu)示意圖（2）In2Se3的制備方法自從被譽(yù)為石墨烯之父的AndreGeim教授通過(guò)機(jī)械剝離制備出單層石墨烯，機(jī)械剝離法便被廣泛應(yīng)用來(lái)獲得二維材料。人們對(duì)于二維In2Se3的首次研究就是針對(duì)機(jī)械剝離法得到的二維In2Se3樣品上進(jìn)行的。2013年，華盛頓州立大學(xué)的Tao等人[20]借助機(jī)械剝離成功制備出二維的α-In2Se3納米薄片，隨后對(duì)其相變進(jìn)行了系統(tǒng)研究，研究發(fā)現(xiàn)，升高溫度可以實(shí)現(xiàn)α相到β相的轉(zhuǎn)變，隨著厚度的減小轉(zhuǎn)變溫度會(huì)逐漸升高，塊體的β-In2Se3是亞穩(wěn)定相，但是β-In2Se3納米薄膜卻可以穩(wěn)定存在，溫度降低后也不會(huì)重新自發(fā)重新轉(zhuǎn)變?yōu)棣?In2Se3。特別地，它們的電學(xué)性質(zhì)也差異很大，β相的電阻率比α相的電阻率低1~2個(gè)數(shù)量級(jí)，該成果為實(shí)現(xiàn)單個(gè)材料體系的多級(jí)相變儲(chǔ)存器提供了實(shí)驗(yàn)基矗圖1-2機(jī)械剝離所得的二維In2Se3樣品光學(xué)圖[20]同年，北京大學(xué)Liu等人[21]率先報(bào)道了關(guān)于在基底上生長(zhǎng)二維In2Se3的研究成果。這項(xiàng)工作是利用物理氣相沉積法，將In2Se3粉末當(dāng)做前驅(qū)體，以氟金云母作為基底，在其表面借助范德華外延生長(zhǎng)，利用晶格匹配沉積得到原子級(jí)別厚度的二

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-峰值，對(duì)應(yīng)的光學(xué)帶隙為1.55eV。比較有意思的是，與以往In2Se3表現(xiàn)出n-型半導(dǎo)體輸運(yùn)性質(zhì)這一廣泛研究成果正好相反，這種條件下所得到的單層In2Se3呈現(xiàn)出p-型半導(dǎo)體輸運(yùn)性質(zhì)。同時(shí)文中給出了解釋：In2Se3粉末在高溫下分解為離子基團(tuán)，在所形成的晶格中產(chǎn)生缺陷，造成了大量的帶正電子的In空穴，作為多子參與導(dǎo)電，最終使得合成的單層納米片變成p-型半導(dǎo)體。圖1-4硅片上生長(zhǎng)單層In2Se3納米片：a)裝置圖；b)產(chǎn)物光學(xué)圖[22]2016年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的Hu等人[23]通過(guò)化學(xué)氣相沉積的方法在氟金云母上成功生長(zhǎng)了In2Se3薄膜，同時(shí)通過(guò)對(duì)基底的表面處理實(shí)現(xiàn)了圖案化定制生長(zhǎng)，如圖1-5所示。該方法用In2O3粉末提供In源，Se粉作為Se源，銅網(wǎng)掩模及氧氣等離子刻蝕來(lái)進(jìn)行表面處理，成功在云母表面的特定區(qū)域生長(zhǎng)出In2Se3薄膜。隨后，該材料被轉(zhuǎn)移至柔性基底上，利用其力學(xué)特性制成了電子皮膚，實(shí)質(zhì)是一個(gè)力學(xué)傳感器，將力信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸出。結(jié)果表明，In2Se3的應(yīng)變因子高達(dá)237，甚至高于當(dāng)時(shí)最好的硅基力學(xué)傳感器（應(yīng)變因子：200），該結(jié)果為二維材料作為高質(zhì)量電子皮膚在人機(jī)一體化的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基矗圖1-5圖案化生長(zhǎng)In2Se3薄膜：a)陣列生長(zhǎng)流程圖；b)條形掃描圖；c)橢圓形掃描圖；d)圓形掃描圖[23]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]現(xiàn)代大型分析測(cè)試儀器系列講座之二 透射電子顯微鏡[J]. 吳曉京.  上海計(jì)量測(cè)試. 2002(03)

博士論文
[1]硒化銦納米薄膜的制備及其電學(xué)和光電性能研究[D]. 馮偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3543395