二維原子材料-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)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(nèi)涵，在光電子器件以及能源器件等方面有重要應(yīng)用。二維原子材料/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)是范德華異質(zhì)結(jié)，區(qū)別于傳統(tǒng)的pn結(jié);在范德華異質(zhì)結(jié)中二維原子材料的費米能級能夠被獨立調(diào)節(jié)，這使得二維原子材料/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)可以成為未來集成電路和光電子器件的新基礎(chǔ)。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(zhì)結(jié)在光電探測器和太陽能電池方面的應(yīng)用，具體做了以下幾點研究:
　　1、通過微機械剝離

2、法和化學(xué)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(dǎo)體器件。
　　2、在二硫化鉬/砷化鎵異質(zhì)結(jié)間插入氮化硼層，異質(zhì)結(jié)在形成過程中的電荷轉(zhuǎn)移，再通過化學(xué)摻雜改變二硫化鉬的費米能級，使二硫化鉬/砷化鎵異質(zhì)結(jié)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(zhì)結(jié)自驅(qū)動光電探測器，對可見光有很高的敏感度，結(jié)合氮化硼層原子界面能帶設(shè)計與量子點光摻雜技術(shù)，響應(yīng)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(zhì)結(jié)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(yīng)率達到1.05 A/W，相比較不用金顆粒的MoS2/GaAs異質(zhì)結(jié)，響應(yīng)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(zhì)結(jié)的響應(yīng)度，達到商業(yè)化產(chǎn)品功能。
　　5、通過設(shè)計石墨烯/絕緣層/石墨烯的柵極結(jié)構(gòu)來改變石墨烯的費米能級