基于二維納米材料的高效光電探測(cè)器的研究.pdf

1、近年來(lái)，基于石墨烯，過(guò)渡族金屬硫化物等二維層狀材料在光電器件應(yīng)用中的研宄備受關(guān)注，新型二維材料表現(xiàn)出的諸多優(yōu)異的光電特性使它們?cè)谙乱淮⒓{電子領(lǐng)域的有著極大的應(yīng)用潛力。本文主要研宄提高基于石墨烯和硫化鉬的光電探測(cè)器件的性能的途徑，通過(guò)在原有器件中加入另一種合適的納米材料，銻化鉍納米片和石墨烯量子點(diǎn)，制備新型高效的異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件：石墨烯一銻化鉍異質(zhì)結(jié)器件，硫化鉬一石墨烯量子點(diǎn)其異質(zhì)結(jié)器件。
　　1.寬波段高效石墨烯一銻化鉍異質(zhì)結(jié)光電探

2、測(cè)器
　　以往研宄所報(bào)道的純石墨烯光電探測(cè)器有著不可忽略的缺陷，由于石墨烯自身零帶隙的特點(diǎn)，使得器件光電轉(zhuǎn)換效率很低（光響應(yīng)率一般在10-3-10-2AW-1的水平）。而我們的研宄找到了一種新途徑，將石墨烯與另外一種小帶隙的納米材料(銻化鉍）結(jié)合，利用石墨烯與銻化鉍形成的范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)中高效的光生載流子產(chǎn)生，分離和傳輸機(jī)制，提高器件的光電響應(yīng)性能。我們制備出的石墨烯一銻化鉍異質(zhì)結(jié)器件的光電響應(yīng)率相比與純石墨烯器件提升了近1000

3、倍(最高響應(yīng)率為35 AW-1)。不僅如此，我們的異質(zhì)結(jié)器件還保留石墨烯器件原有的超快探測(cè)(響應(yīng)速度快）和寬波段探測(cè)的優(yōu)勢(shì)（響應(yīng)光譜范圍從紫外到通訊波段）。
　　2.基于化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)的大面積硫化鉬薄膜的光電探測(cè)器
　　我們利用化學(xué)氣相沉積法制備出的大面積硫化鉬（多層）薄膜成功實(shí)現(xiàn)了高效光電探測(cè)，我們制備出的硫化鉬光電晶體管器件響應(yīng)率高達(dá)800 AW-1與現(xiàn)有報(bào)道的基于機(jī)械剝離法制備的單層硫化鉬薄膜器件的最高水平相當(dāng)，證

4、明我們已經(jīng)可以制備出大面積集成的高效微納光探測(cè)器。但是由于生長(zhǎng)過(guò)程中引入的缺陷態(tài)，電子束縛態(tài)和雜質(zhì)等，導(dǎo)致載流子壽命過(guò)長(zhǎng)，從而使硫化鉬探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速光探測(cè)。
　　3.石墨烯量子點(diǎn)增強(qiáng)型的高響應(yīng)率硫化鉬光電探測(cè)器
　　為了解決硫化鉬器件響應(yīng)速度過(guò)慢的問(wèn)題，并進(jìn)一步提升其光電響應(yīng)性能。我們引入了一種新型納米材料一石墨烯量子點(diǎn)，這種材料有著超強(qiáng)的光吸收和光致發(fā)光性能，并且載流子壽命較短，可實(shí)現(xiàn)高效的光電轉(zhuǎn)換。利用