光電探測器是一種將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置,在社會生產(chǎn)生活中發(fā)揮著不可替代的作用,而當(dāng)前市面上基于Si、PbS、Hg_1-xCd_xTe等材料制成的光電探測器難以滿足寬探測波段、高靈敏度的發(fā)展需求。近年來,二維層狀材料因其超薄結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的光電性能,被科研人員廣泛研究。其中,以二維硫化亞錫為代表的IV族金屬元素單硫化物,兼具適合的光學(xué)帶隙和較強(qiáng)光吸收特性,是理想的光探測材料。目前二維SnS生長可控性不好,且其光電探測器性能有待提高。因此本工作首先優(yōu)化二維SnS的物理氣相沉積法工藝參數(shù),提高其生長可控性;再利用金納米顆粒(AuNPs)修飾二維SnS表面的方法,增強(qiáng)二維SnS的光吸收,提高二維SnS光電探測器的性能。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)二維SnS納米材料的可控制備。采用物理氣相沉積法,通過調(diào)整生長溫度、時(shí)間等工藝參數(shù),實(shí)現(xiàn)了二維SnS的可控生長。將生長溫度、生長時(shí)間、載氣流速、氣壓等參數(shù)分別設(shè)置為580°C、10 min、70 sccm、100 Torr,成功地制備了較薄的二維SnS納米片。(2)二維SnS光電探測器的制備及可見光-近紅外波段...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1(a)SnS晶格原子排布；(b)正交相SnS的層狀結(jié)構(gòu)；(c)SnS原子結(jié)構(gòu)的armchair和zigzag方向；(d)SnS高分辨TEM圖

作為MX的一種典型代表，二維層狀硫化亞錫(SnS)晶體結(jié)構(gòu)如圖1.1所的小球代表硫(S)原子，灰色的小球代表錫(Sn)原子。每一個(gè)晶胞包含和4個(gè)Sn原子，且每1個(gè)S(或者Sn)原子與周圍的3個(gè)Sn(或者S)原鍵的方式相結(jié)合，其晶體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于扭曲的....

圖1.2不同層數(shù)SnS的能帶結(jié)構(gòu)圖

即材料尺寸達(dá)到納米量級時(shí)，材料費(fèi)米能級附近的能級由連續(xù)態(tài)分裂而成獨(dú)立結(jié)構(gòu)，所以二維材料表現(xiàn)出不同于塊體材料的能帶結(jié)構(gòu)。例如，MoS2塊體材料帶隙為1.29eV，當(dāng)其厚度減小至單原子層(約0.65nm)時(shí)帶隙增大，變成1.8eV。塊體材料的價(jià)帶頂(VBM)和導(dǎo)帶底(CB....

圖1.3SnS實(shí)際測量和理論計(jì)算的吸收光譜

0]。Julien等科研人員對SnS薄膜光吸收性能。圖中灰色虛線代表SnS薄膜的理論帶隙值吸收光譜；藍(lán)色實(shí)線則為理論計(jì)算的吸收光被完全吸收，SnS材料的吸收系數(shù)達(dá)到2-3看到SnS薄膜實(shí)際吸收的光子最小能量約為偏差。從圖中吸收光譜可知SnS能吸收可見廣泛應(yīng)用....

圖1.4SnS場效應(yīng)晶體管(a)Z字型方向,(b)扶手椅方向溫度依賴性輸出曲線;(c)柵極電壓調(diào)控電導(dǎo)率的變化情況

(Z字型方向)的不同，導(dǎo)致遷移率的差距。載流子遷移率可表示為：μ=eτ載流子遷移率，τ為載流子平均自由程，m為有效質(zhì)量)，對于SnS而=0.36m0>mz=0.21m0(m0為自由電子有效質(zhì)量)；反之扶手椅方向的電子遷于Z字型方向電子遷移率。根據(jù)Xue等研究....

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