基于Bi2Se3拓?fù)浣^緣體薄膜器件的光電性能研究.pdf

1、硒化鉍(Bi2Se3)是一種拓?fù)浣^緣體材料，其體態(tài)為絕緣態(tài)，而表面為金屬態(tài)。由于自旋軌道耦合，表面電子態(tài)的自旋和動(dòng)量是鎖定，受時(shí)間反演對(duì)稱性保護(hù)。因此，Bi2Se3在自旋電子器件、光電子器件和量子計(jì)算等領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用前景。
　　本文首先介紹了拓?fù)浣^緣體概況，包括拓?fù)浣^緣體概念及其研究現(xiàn)狀。接著從拓?fù)浣^緣體的制備開(kāi)始，詳細(xì)介紹了高質(zhì)量Bi2Se3薄膜生長(zhǎng)的探索過(guò)程。首先保持元素的束流比例、薄膜的生長(zhǎng)時(shí)間等條件不變，通過(guò)改變生長(zhǎng)溫

2、度來(lái)制備并分析薄膜的生長(zhǎng)質(zhì)量，得到最合適的生長(zhǎng)溫度;隨后保持上述生長(zhǎng)溫度不變，通過(guò)改變Bi與Se的束流比得到了硒化鉍薄膜生長(zhǎng)的最合適的流量比例。結(jié)果表明，通過(guò)分子束外延方法在Al2O3和Si襯底上生長(zhǎng)高質(zhì)量硒化鉍薄膜的襯底生長(zhǎng)溫度、束流比例等條件基本一致。
　　隨后本文對(duì)在Si襯底上制備的硒化鉍薄膜與襯底所形成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了電輸運(yùn)和光響應(yīng)測(cè)試，本文認(rèn)為，拓?fù)浣^緣體的表面金屬性使硒化鉍與硅異質(zhì)界面形成肖特基接觸，而硒化鉍體態(tài)的半導(dǎo)

3、體性質(zhì)，使其與硅形成PN結(jié)型接觸，以PN結(jié)的工作原理詳細(xì)研究了硅襯底對(duì)硒化鉍薄膜的電輸運(yùn)以及光響應(yīng)的影響。結(jié)果表明，在980nm波長(zhǎng)的光照下，內(nèi)在的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生光伏效應(yīng)，使硒化鉍的光響應(yīng)變大。
　　本文制備了硒化鉍-硅異質(zhì)結(jié)，根據(jù)肖特基結(jié)對(duì)光響應(yīng)的原理對(duì)硒化鉍-硅異質(zhì)結(jié)的工作機(jī)理進(jìn)行了深入分析討論;接下來(lái)測(cè)試了此異質(zhì)結(jié)對(duì)不同波長(zhǎng)光的響應(yīng)以及對(duì)其高頻性能分析。本文發(fā)現(xiàn)，在相同溫度以及相同光功率下，異質(zhì)結(jié)對(duì)波長(zhǎng)980nm的紅外光響