二維碲化鎵半導體的制備及光、電性能研究.pdf

1、最近十年大量的研究發(fā)現(xiàn)二維納米半導體材料具有獨特的電學、光學、磁學和力學等性能。目前最具代表性的二維半導體功能材料包括石墨烯、二硫化鉬和氮化硼,近年來二維鎵族材料引起了眾多研究人員的廣泛關注。IIIVI層狀化合物,例如硒化鎵,硫化鎵,和硒化銦等二維半導體材料在光伏、光電子器件、非線性光學以及微電子器件等領域都具有很好的應用前景。本文基于二維鎵族材料的良好的應用前景對碲化鎵的制備、結(jié)構(gòu)、光學以及電學性能進行深入的研究,并初步探索了二維碲化

2、鎵在納米電子、光電器件領域的應用。
　　研究表明單晶塊狀碲化鎵的為單斜晶系,其空間構(gòu)型為C2/m。由于二維碲化鎵特殊的表面性能,部分薄層碲化鎵隨著層數(shù)的減少由原來塊狀的單斜晶系變?yōu)榱骄怠?br>　　多層(20~50nm)碲化鎵場效應晶體管(FET)的遷移率在5~8cm2V-1s-1,而少層(<20nm)的約在0.2~1.2cm2V-1s-1。常溫下碲化鎵的電流開關較低,多層的在10以下,少層的只有102左右。其遷移率隨溫度的增

3、加而增加,其開關比卻隨溫度的增加而減小,當溫度從300K降低到200K時其開關比從3×103減小到幾十。研究發(fā)現(xiàn),在不同的溫度和偏壓條件下二維碲化鎵FET的載流子注入存在不同的傳輸機制,在較高的溫度(>200K)、較低的偏壓(<1V)時載流子注入以熱激發(fā)為主,而在低溫下(<200K)以遂穿機制為主,隨著偏壓的增加載流子注入機制由直接遂穿變?yōu)楦焕?諾德海姆(F-N)遂穿。此外,計算得到的二維碲化鎵/鉻的接觸勢壘在0.1~0.3eV之間。<

4、br>　　實驗發(fā)現(xiàn)二維碲化鎵對可見-紫外光具有良好的光響應。以二氧化硅/硅為基底的碲化鎵光探測器在紫外光照射下其光響應和量子效率在偏壓為2V條件下達到191A/W-1和105％,信噪比可達1012,響應時間可達78ms,且表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。在可見光條件下其光響應和量子效率在偏壓為2V條件下在10~50A/W-1和0.5~1.5×104%,信噪比可達1012。以聚對苯二甲酸乙二酯(PET)為基底的透明柔性二維碲化鎵光探測器的性能也表現(xiàn)出