二維原子材料-半導體異質結光電子器件研究.pdf

1、二維原子材料二硫化鉬和石墨烯因為豐富而獨特的物理內涵，在光電子器件以及能源器件等方面有重要應用。二維原子材料/半導體異質結是范德華異質結，區(qū)別于傳統(tǒng)的pn結;在范德華異質結中二維原子材料的費米能級能夠被獨立調節(jié)，這使得二維原子材料/半導體異質結可以成為未來集成電路和光電子器件的新基礎。本文主要基于石墨烯和二硫化鉬的特殊物理，研究其與砷化鎵形成的異質結在光電探測器和太陽能電池方面的應用，具體做了以下幾點研究:
　　1、通過微機械剝離

2、法和化學氣相淀積法制備大面積單層石墨烯和二硫化鉬，并利用微納工藝制備二維原子材料與半導體器件。
　　2、在二硫化鉬/砷化鎵異質結間插入氮化硼層，異質結在形成過程中的電荷轉移，再通過化學摻雜改變二硫化鉬的費米能級，使二硫化鉬/砷化鎵異質結太陽能電池的PCE從4.82％增加到7.15％。
　　3、二硫化鉬/砷化鎵異質結自驅動光電探測器，對可見光有很高的敏感度，結合氮化硼層原子界面能帶設計與量子點光摻雜技術，響應度和探測度可達到5

3、82 mA/W和3.2×1014cm·Hz1/2/W。
　　4、利用150nm的金顆粒旋涂在MoS2/GaAs異質結表面獲得了等離子增強的MoS2/GaAs光探測器，對于635nm的入射光響應率達到1.05 A/W，相比較不用金顆粒的MoS2/GaAs異質結，響應度提高了20％。未來采用不同直徑金納米顆粒，將進一步提升異質結的響應度，達到商業(yè)化產品功能。
　　5、通過設計石墨烯/絕緣層/石墨烯的柵極結構來改變石墨烯的費米能級