【摘要】：寬波段光電探測器在通訊、成像、國防、航空等領(lǐng)域應用廣泛,備受研究者的青睞,隨著新型低維納米材料的出現(xiàn),他們所展現(xiàn)出的優(yōu)異的性能,包括寬波段吸收、強的光-物質(zhì)相互作用、極佳的柔性、超薄的厚度以及與多種襯底的兼容性等,為寬波段光探測領(lǐng)域注入了新活力。本論文的主要研究內(nèi)容為通過磷化亞銅納米晶的表面等離子體效應和石墨烯結(jié)合為異質(zhì)結(jié)實現(xiàn)高效的寬波段探測,通過化學氣相沉積法生長小帶隙二維材料硫化鉑-硒化鉑異質(zhì)結(jié),并構(gòu)建高效的自驅(qū)動寬波段探測器。具體研究內(nèi)容如下:1.石墨烯-磷化亞銅納米晶異質(zhì)結(jié)光電探測器研究深入系統(tǒng)地研究了一種基于石墨烯-磷化亞銅納米晶異質(zhì)結(jié)光電探測器。探索了磷化亞銅的自摻雜濃度以及表面配體對器件性能的影響以及變化趨勢。實驗發(fā)現(xiàn)磷化亞銅納米晶一方面能夠有效改變本征石墨烯的摻雜狀態(tài);另一方面,磷化亞銅納米晶的等離子共振吸收效應有效提升了器件在紅外區(qū)的光吸收能力,基于此可以實現(xiàn)高性能的PN結(jié)型紅外光電探測器。我們制備的石墨烯-磷化亞銅納米晶異質(zhì)結(jié)光電探測器結(jié)構(gòu)簡單,與傳統(tǒng)硅基技術(shù)兼容性高,因而有潛力實現(xiàn)低成本、高效率的商業(yè)化應用。2.硫化鉑-硒化鉑異質(zhì)結(jié)光電探測器研究研究了一種基于硫化鉑-硒化鉑垂直異質(zhì)結(jié)的光電探測器件。通過在硅基底上原位生長二維材料的范德華異質(zhì)結(jié)陣列并制備相應的光電器件,在零偏壓下實現(xiàn)了高光電響應率(361 m AW-1)和外量子效率(84%),探測范圍覆蓋405 nm到2200nm。結(jié)合理論模擬和實驗表征,提出了耦合后兩種二維材料的能帶帶隙變化,為后續(xù)的光電機理研究提供了基礎(chǔ)。本項研究提出的大面積異質(zhì)結(jié)制備方法和極高的器件探測效率,為基于低維材料異質(zhì)結(jié)光電探測器的商業(yè)化提供了一個可行的方案。
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;TN15
【圖文】：

于低維材料的寬波段光電探測器研究 第一章 緒著電子和空穴遷移率的提升。當器件溝道尺寸保持不變，遷移率提升導致電子空穴渡越溝道的時間（ttrans）縮短。可以用公式 1-1 表示17： rans= 2 SD（1-1中，L 是器件溝道長度， 是電子和空穴遷移率。如果空穴的遷移率遠低于電子遷移率，那么電子渡越器件溝道的時間遠遠小于空穴。當一個空穴傳輸?shù)诫姇r，許多電子早已參與回路并循環(huán)多次產(chǎn)生光電流，導致了光電導增益的產(chǎn)生

緒論 基于低維材料的寬波段光電探被材料的缺陷或表面處有效的俘獲，導致更長的載流子壽命。相比，此時一個電子或空穴渡越溝道到電極端時，更多空穴或電子早已因此產(chǎn)生更大的光電導增益。這種效應在納米結(jié)構(gòu)材料如量子點，納料中比較常見，因為低維材料的比表面積相對較大，缺陷態(tài)較高，生載流子。基于光柵效應的器件在光照下轉(zhuǎn)移曲線發(fā)生水平移動，如在光照條件下，半導體材料吸收光子產(chǎn)生電子空穴對，空穴被價帶俘獲，在這種情況下，被俘獲而聚集的空穴能有效移動材料的費米誘發(fā)更多的電子產(chǎn)生。電子密度的增加進一步降低了器件的電阻，多光電流流動。聚集的電荷會形成有效的柵極電場使 ISD-VSD曲線相生水平移動（ VG），而 VG的正負代表著被俘獲電荷的極性。如圖 光柵效應也能導致了負向光電流。

圖 1.3（a）光伏效應原理圖。（b）光伏效應下器件的 ISD-VSD特性曲線。1.2.4 光熱電效應在光熱電效應中，光的不均勻照射導致溝道間的半導體存在溫度梯度（ T）。該溫度梯度可以通過塞貝克系數(shù)轉(zhuǎn)化為半導體的電壓梯度（ V），如圖 1.4 所示。產(chǎn)生的電壓正比于溫度，表達式如 1-2 所示19： = × (1-2)其中 S 為塞貝克系數(shù)。這個溫度梯度可以是照射時激光光斑面積遠小于器件溝道尺寸導致的局部加熱，也可能是不同區(qū)域吸光度不同引起的溫度不均。

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