二維碲化鎵半導(dǎo)體的制備及光、電性能研究.pdf

1、最近十年大量的研究發(fā)現(xiàn)二維納米半導(dǎo)體材料具有獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)和力學(xué)等性能。目前最具代表性的二維半導(dǎo)體功能材料包括石墨烯、二硫化鉬和氮化硼,近年來二維鎵族材料引起了眾多研究人員的廣泛關(guān)注。IIIVI層狀化合物,例如硒化鎵,硫化鎵,和硒化銦等二維半導(dǎo)體材料在光伏、光電子器件、非線性光學(xué)以及微電子器件等領(lǐng)域都具有很好的應(yīng)用前景。本文基于二維鎵族材料的良好的應(yīng)用前景對碲化鎵的制備、結(jié)構(gòu)、光學(xué)以及電學(xué)性能進(jìn)行深入的研究,并初步探索了二維碲化

2、鎵在納米電子、光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　研究表明單晶塊狀碲化鎵的為單斜晶系,其空間構(gòu)型為C2/m。由于二維碲化鎵特殊的表面性能,部分薄層碲化鎵隨著層數(shù)的減少由原來塊狀的單斜晶系變?yōu)榱骄怠?br>　　多層(20~50nm)碲化鎵場效應(yīng)晶體管(FET)的遷移率在5~8cm2V-1s-1,而少層(<20nm)的約在0.2~1.2cm2V-1s-1。常溫下碲化鎵的電流開關(guān)較低,多層的在10以下,少層的只有102左右。其遷移率隨溫度的增

3、加而增加,其開關(guān)比卻隨溫度的增加而減小,當(dāng)溫度從300K降低到200K時(shí)其開關(guān)比從3×103減小到幾十。研究發(fā)現(xiàn),在不同的溫度和偏壓條件下二維碲化鎵FET的載流子注入存在不同的傳輸機(jī)制,在較高的溫度(>200K)、較低的偏壓(<1V)時(shí)載流子注入以熱激發(fā)為主,而在低溫下(<200K)以遂穿機(jī)制為主,隨著偏壓的增加載流子注入機(jī)制由直接遂穿變?yōu)楦焕?諾德海姆(F-N)遂穿。此外,計(jì)算得到的二維碲化鎵/鉻的接觸勢壘在0.1~0.3eV之間。<

4、br>　　實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)二維碲化鎵對可見-紫外光具有良好的光響應(yīng)。以二氧化硅/硅為基底的碲化鎵光探測器在紫外光照射下其光響應(yīng)和量子效率在偏壓為2V條件下達(dá)到191A/W-1和105％,信噪比可達(dá)1012,響應(yīng)時(shí)間可達(dá)78ms,且表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。在可見光條件下其光響應(yīng)和量子效率在偏壓為2V條件下在10~50A/W-1和0.5~1.5×104%,信噪比可達(dá)1012。以聚對苯二甲酸乙二酯(PET)為基底的透明柔性二維碲化鎵光探測器的性能也表現(xiàn)出