本文主要研究内容
作者王媛鸽（2019）在《新型范德华异质结红外光电探测器的设计》一文中研究指出：近年来,由于原子层级的厚度,范德瓦尔斯力堆叠和表面无化学悬挂键等特性,二维材料展现出了一系列独特的物理性质,因此引起了广大研究者的关注。到目前为止,已发现的二维材料包括石墨烯,过渡金属硫属化合物（TMDs）,黑磷,氮化硼等等。二维材料的结构和电子多样性的出现为探索新奇的物理现象和内在机制提供了一个理想的研究平台。在众多二维材料中,TMDs由于其良好的化学稳定性、高载流子迁移率和层数依赖的可调带隙成为各类光电子器件的理想材料。其中,二硫化钼（MoS2）是目前TMDs中研究最为广泛的二维材料,其块体材料为1.2 eV的间接带隙半导体,层数减少至单层时,转变为1.9 eV直接带隙半导体。另外,作为新发现的贵金属TMDs,二硒化铂（PtSe2）具有更宽的可调带隙,其单层带隙为1.2 eV,双层带隙为0.21 eV,块体材料为零带隙的半金属。这些具有宽可调带隙的二维TMDs材料是制备红外光电探测器的理想材料。因此,研究人员已经研制出具有不同器件结构、工作在不同波段的二维TMDs的光电探测器,并显示出了优异的探测性能。虽然二维材料及其光电探测器拥有众多优点,但同时也存在一些不足之处。例如:由于二维TMDs材料超薄特性所导致的对入射光较弱的吸收率;二维TMDs材料体系中较大的激子效应极大阻碍了光生载流子的分离与收集;一些二维TMDs材料在大面积合成方面仍存在问题,限制了其在光电子器件中的进一步应用。针对上述问题,我们研究设计了二维TMDs材料的大面积合成的工艺路线,并设计制备二维/三维（2D/3D）混合维度范德华异质结器件以实现高性能光电探测器。通过设计混合维度范德华异质结能够有效增强对入射光的吸收,并且异质结的内建电场能够有效加速分离光生电子-空穴对,从而实现更高性能的光电探测器。综上所述,本文分别采用热分解法和金属硒化法制备大面积二维MoS2和PtSe2薄膜,并设计构建MoS2/CdTe和PtSe2/CdTe混合维度范德华异质结器件,系统研究了其红外光电探测性能。主要成果如下:一、采用两步热分解法制备出大面积,厚度可控的二维MoS2薄膜,并通过X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱仪对其形貌、结构和成分等进行了分析。二、采用金属硒化法制备了大面积的二维PtSe2薄膜并通过XRD、XPS、AFM、透射电子显微镜（TEM）和拉曼光谱仪对其形貌、结构和成份进行了表征。三、设计构建了MoS2/CdTe混合维度异质结光电探测器,得益于II型异质结能带排列结构,该探测器具有超越带隙限制的宽波段响应范围,响应波长覆盖从深紫外（200 nm）到近红外（1700 nm）。进一步研究发现,在波长为780 nm的光照下,MoS2/CdTe异质结光电探测器的响应度为36.6 mA/W,比探测率为6.1×10100 Jones,在5 kHz频率下的响应速度为43.7/82.1μs。这些结果表明,MoS2/CdTe异质结在室温红外探测中具有很大的应用潜力,同时为设计高性能宽波段光电探测器提供了借鉴。四、设计构建了PtSe2/CdTe混合维度范德华异质结光电探测器。该异质结器件展示了从深紫外（200 nm）到近红外（2000 nm）的宽波段探测性能。在波长780 nm的光照下,PtSe2/CdTe异质结红外光电探测器的响应度为506.5 mA/W,比探测率为4.2×10111 Jones,电流开关比为106和10 kHz频率下的响应速度为8.1/43.6μs。值得注意的是,该异质结器件在空气中表现出优异的可重复性,稳定性和弱光探测能力。此外,该异质结器件对脉冲宽度为1 ns的脉冲信号具有纳秒级的响应速度。研究结果表明二维层状PtSe2薄膜在高性能宽波段光电探测领域具有重大的应用价值。
Abstract
jin nian lai ,you yu yuan zi ceng ji de hou du ,fan de wa er si li dui die he biao mian mo hua xue xuan gua jian deng te xing ,er wei cai liao zhan xian chu le yi ji lie du te de wu li xing zhi ,yin ci yin qi le an da yan jiu zhe de guan zhu 。dao mu qian wei zhi ,yi fa xian de er wei cai liao bao gua dan mo xi ,guo du jin shu liu shu hua ge wu （TMDs）,hei lin ,dan hua peng deng deng 。er wei cai liao de jie gou he dian zi duo yang xing de chu xian wei tan suo xin ji de wu li xian xiang he nei zai ji zhi di gong le yi ge li xiang de yan jiu ping tai 。zai zhong duo er wei cai liao zhong ,TMDsyou yu ji liang hao de hua xue wen ding xing 、gao zai liu zi qian yi lv he ceng shu yi lai de ke diao dai xi cheng wei ge lei guang dian zi qi jian de li xiang cai liao 。ji zhong ,er liu hua mu （MoS2）shi mu qian TMDszhong yan jiu zui wei an fan de er wei cai liao ,ji kuai ti cai liao wei 1.2 eVde jian jie dai xi ban dao ti ,ceng shu jian shao zhi chan ceng shi ,zhuai bian wei 1.9 eVzhi jie dai xi ban dao ti 。ling wai ,zuo wei xin fa xian de gui jin shu TMDs,er xi hua bo （PtSe2）ju you geng kuan de ke diao dai xi ,ji chan ceng dai xi wei 1.2 eV,shuang ceng dai xi wei 0.21 eV,kuai ti cai liao wei ling dai xi de ban jin shu 。zhe xie ju you kuan ke diao dai xi de er wei TMDscai liao shi zhi bei gong wai guang dian tan ce qi de li xiang cai liao 。yin ci ,yan jiu ren yuan yi jing yan zhi chu ju you bu tong qi jian jie gou 、gong zuo zai bu tong bo duan de er wei TMDsde guang dian tan ce qi ,bing xian shi chu le you yi de tan ce xing neng 。sui ran er wei cai liao ji ji guang dian tan ce qi yong you zhong duo you dian ,dan tong shi ye cun zai yi xie bu zu zhi chu 。li ru :you yu er wei TMDscai liao chao bao te xing suo dao zhi de dui ru she guang jiao ruo de xi shou lv ;er wei TMDscai liao ti ji zhong jiao da de ji zi xiao ying ji da zu ai le guang sheng zai liu zi de fen li yu shou ji ;yi xie er wei TMDscai liao zai da mian ji ge cheng fang mian reng cun zai wen ti ,xian zhi le ji zai guang dian zi qi jian zhong de jin yi bu ying yong 。zhen dui shang shu wen ti ,wo men yan jiu she ji le er wei TMDscai liao de da mian ji ge cheng de gong yi lu xian ,bing she ji zhi bei er wei /san wei （2D/3D）hun ge wei du fan de hua yi zhi jie qi jian yi shi xian gao xing neng guang dian tan ce qi 。tong guo she ji hun ge wei du fan de hua yi zhi jie neng gou you xiao zeng jiang dui ru she guang de xi shou ,bing ju yi zhi jie de nei jian dian chang neng gou you xiao jia su fen li guang sheng dian zi -kong xue dui ,cong er shi xian geng gao xing neng de guang dian tan ce qi 。zeng shang suo shu ,ben wen fen bie cai yong re fen jie fa he jin shu xi hua fa zhi bei da mian ji er wei MoS2he PtSe2bao mo ,bing she ji gou jian MoS2/CdTehe PtSe2/CdTehun ge wei du fan de hua yi zhi jie qi jian ,ji tong yan jiu le ji gong wai guang dian tan ce xing neng 。zhu yao cheng guo ru xia :yi 、cai yong liang bu re fen jie fa zhi bei chu da mian ji ,hou du ke kong de er wei MoS2bao mo ,bing tong guo Xshe xian yan she yi （XRD）、Xshe xian guang dian zi neng pu （XPS）、yuan zi li xian wei jing （AFM）he la man guang pu yi dui ji xing mao 、jie gou he cheng fen deng jin hang le fen xi 。er 、cai yong jin shu xi hua fa zhi bei le da mian ji de er wei PtSe2bao mo bing tong guo XRD、XPS、AFM、tou she dian zi xian wei jing （TEM）he la man guang pu yi dui ji xing mao 、jie gou he cheng fen jin hang le biao zheng 。san 、she ji gou jian le MoS2/CdTehun ge wei du yi zhi jie guang dian tan ce qi ,de yi yu IIxing yi zhi jie neng dai pai lie jie gou ,gai tan ce qi ju you chao yue dai xi xian zhi de kuan bo duan xiang ying fan wei ,xiang ying bo chang fu gai cong shen zi wai （200 nm）dao jin gong wai （1700 nm）。jin yi bu yan jiu fa xian ,zai bo chang wei 780 nmde guang zhao xia ,MoS2/CdTeyi zhi jie guang dian tan ce qi de xiang ying du wei 36.6 mA/W,bi tan ce lv wei 6.1×10100 Jones,zai 5 kHzpin lv xia de xiang ying su du wei 43.7/82.1μs。zhe xie jie guo biao ming ,MoS2/CdTeyi zhi jie zai shi wen gong wai tan ce zhong ju you hen da de ying yong qian li ,tong shi wei she ji gao xing neng kuan bo duan guang dian tan ce qi di gong le jie jian 。si 、she ji gou jian le PtSe2/CdTehun ge wei du fan de hua yi zhi jie guang dian tan ce qi 。gai yi zhi jie qi jian zhan shi le cong shen zi wai （200 nm）dao jin gong wai （2000 nm）de kuan bo duan tan ce xing neng 。zai bo chang 780 nmde guang zhao xia ,PtSe2/CdTeyi zhi jie gong wai guang dian tan ce qi de xiang ying du wei 506.5 mA/W,bi tan ce lv wei 4.2×10111 Jones,dian liu kai guan bi wei 106he 10 kHzpin lv xia de xiang ying su du wei 8.1/43.6μs。zhi de zhu yi de shi ,gai yi zhi jie qi jian zai kong qi zhong biao xian chu you yi de ke chong fu xing ,wen ding xing he ruo guang tan ce neng li 。ci wai ,gai yi zhi jie qi jian dui mai chong kuan du wei 1 nsde mai chong xin hao ju you na miao ji de xiang ying su du 。yan jiu jie guo biao ming er wei ceng zhuang PtSe2bao mo zai gao xing neng kuan bo duan guang dian tan ce ling yu ju you chong da de ying yong jia zhi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自郑州大学的王媛鸽，发表于刊物郑州大学2019-07-03论文，是一篇关于二维材料论文,二硫化钼论文,二硒化铂论文,碲化镉论文,范德华异质结论文,红外光电探测器论文,郑州大学2019-07-03论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自郑州大学2019-07-03论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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