進入信息時代,以光電為載體的通訊技術在國民經濟的各個領域發(fā)揮著舉足輕重的作用,光電器件受到越來越多的關注。近年來,新型二維半導體材料光電探測器因其尺寸小、能耗低、性能高等特點受到研究人員的青睞。二維半導體材料因其獨特的力學特性與優(yōu)異的電子輸運性質被寄予厚望,認為是下一代光電信息器件的構筑材料。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象,從材料的制備表征、器件構筑流程、綜合性能提高、新材料生長機理解釋及其性能探究等方面系統(tǒng)展開研究。本文通過常壓化學氣相沉積的方法,成功合成了二維In₂Se₃材料,并且通過參數(shù)調節(jié)實現(xiàn)了從微米級單晶到厘米級薄膜的全過程精準調控,經多種表征后確定為高質量的α-In₂Se₃。隨后,開發(fā)了材料干法轉移技術,... 

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

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

α-In2Se3結構示意圖

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-3-圖1-1α-In2Se3結構示意圖（2）In2Se3的制備方法自從被譽為石墨烯之父的AndreGeim教授通過機械剝離制備出單層石墨烯，機械剝離法便被廣泛應用來獲得二維材料。人們對于二維In2Se3的首次研究就是針對機械剝離法得到的二維In2Se3樣品上進行的。2013年，華盛頓州立大學的Tao等人[20]借助機械剝離成功制備出二維的α-In2Se3納米薄片，隨后對其相變進行了系統(tǒng)研究，研究發(fā)現(xiàn)，升高溫度可以實現(xiàn)α相到β相的轉變，隨著厚度的減小轉變溫度會逐漸升高，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，溫度降低后也不會重新自發(fā)重新轉變?yōu)棣?In2Se3。特別地，它們的電學性質也差異很大，β相的電阻率比α相的電阻率低1~2個數(shù)量級，該成果為實現(xiàn)單個材料體系的多級相變儲存器提供了實驗基矗圖1-2機械剝離所得的二維In2Se3樣品光學圖[20]同年，北京大學Liu等人[21]率先報道了關于在基底上生長二維In2Se3的研究成果。這項工作是利用物理氣相沉積法，將In2Se3粉末當做前驅體，以氟金云母作為基底，在其表面借助范德華外延生長，利用晶格匹配沉積得到原子級別厚度的二

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-5-峰值，對應的光學帶隙為1.55eV。比較有意思的是，與以往In2Se3表現(xiàn)出n-型半導體輸運性質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-型半導體輸運性質。同時文中給出了解釋：In2Se3粉末在高溫下分解為離子基團，在所形成的晶格中產生缺陷，造成了大量的帶正電子的In空穴，作為多子參與導電，最終使得合成的單層納米片變成p-型半導體。圖1-4硅片上生長單層In2Se3納米片：a)裝置圖；b)產物光學圖[22]2016年，哈爾濱工業(yè)大學的Hu等人[23]通過化學氣相沉積的方法在氟金云母上成功生長了In2Se3薄膜，同時通過對基底的表面處理實現(xiàn)了圖案化定制生長，如圖1-5所示。該方法用In2O3粉末提供In源，Se粉作為Se源，銅網掩模及氧氣等離子刻蝕來進行表面處理，成功在云母表面的特定區(qū)域生長出In2Se3薄膜。隨后，該材料被轉移至柔性基底上，利用其力學特性制成了電子皮膚，實質是一個力學傳感器，將力信號轉化成電信號輸出。結果表明，In2Se3的應變因子高達237，甚至高于當時最好的硅基力學傳感器（應變因子：200），該結果為二維材料作為高質量電子皮膚在人機一體化的應用打下了堅實的基矗圖1-5圖案化生長In2Se3薄膜：a)陣列生長流程圖；b)條形掃描圖；c)橢圓形掃描圖；d)圓形掃描圖[23]

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

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



本文編號：3543395