稀土摻雜MoS2薄膜的制備與光學(xué)特性研究.pdf

1、MoS2材料禁帶寬度大，應(yīng)用范圍廣，但電阻大、光電轉(zhuǎn)換效率低。稀土元素鉺、銪(Er、Eu)等具有豐富的電子能級(jí)。采用稀土元素?fù)诫s硫化鉬材料，將使MoS2材料具有更豐富的電子能帶結(jié)構(gòu)，提高它的光吸收率和發(fā)光效率，使它可用于制備高效率的發(fā)光器件和太陽能電池。本文利用化學(xué)氣相沉積法制備稀土(Er、Eu)摻雜的硫化鉬薄膜，探究了稀土(Er、Eu)摻雜對(duì)硫化鉬薄膜光電特性的影響。
　　首先，本文以硫化鉬和稀土硝酸鹽為材料、采用化學(xué)氣相沉積法

2、在Si襯底上制備了稀土摻雜的硫化鉬薄膜。利用原子力顯微鏡和X-射線衍射儀分析了摻雜與未摻雜薄膜的表面形貌和晶體結(jié)構(gòu);應(yīng)用UV-3600分光光度計(jì)、光致發(fā)光儀和霍爾效應(yīng)儀分析了摻雜前后薄膜的光電特性。并研究了生長(zhǎng)溫度和生長(zhǎng)時(shí)間對(duì)硫化鉬薄膜的表面和光電特性的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)溫度和時(shí)間對(duì)薄膜形貌和厚度影響比較顯著。當(dāng)反應(yīng)溫度為650℃、沉積時(shí)間為20min時(shí)制備的薄膜質(zhì)量和光電特性最佳。
　　其次，本文研究了稀土鉺Er摻雜的MoS2薄

3、膜的光電特性。發(fā)現(xiàn)摻雜后MoS2薄膜的結(jié)晶質(zhì)量明顯提升，沉積速度加快1倍。室溫下，Er∶MoS2薄膜對(duì)可見光的吸收增加約10％，光致發(fā)光強(qiáng)度提升2個(gè)數(shù)量級(jí)。另外，鉺摻雜使MoS2-Si異質(zhì)結(jié)的短路電流和開路電壓分別增加11.1倍和1.8倍。
　　另外，我們還研究了稀土銪摻雜的MoS2薄膜的的光電特性。發(fā)現(xiàn)銪摻雜后MoS2薄膜的晶體結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變，結(jié)晶質(zhì)量獲得提升，薄膜的光吸收率和發(fā)光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，在室溫下出現(xiàn)一個(gè)新的紅橙色發(fā)光峰。