【摘 要】
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近来,Bi2O2Se纳米片作为一种新兴的层状材料,其表现出超高的载流子迁移率(1.9 K下能达到～29000 cm2V-1s-1)、较窄的带隙（0.8 e V）和出色的空气稳定性,有望支撑未来高速光电子器件的进一步发展,引起了广泛的关注。然而,由于Bi2O2Se内多种空位缺陷表现为施主掺杂,使其本征呈现出较高的载流子浓度(1019-1020cm-3),导致光电器件中过高的暗电流问题。研究表明,利用
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近来,Bi2O2Se纳米片作为一种新兴的层状材料,其表现出超高的载流子迁移率(1.9 K下能达到～29000 cm2V-1s-1)、较窄的带隙（0.8 e V）和出色的空气稳定性,有望支撑未来高速光电子器件的进一步发展,引起了广泛的关注。然而,由于Bi2O2Se内多种空位缺陷表现为施主掺杂,使其本征呈现出较高的载流子浓度(1019-1020cm-3),导致光电器件中过高的暗电流问题。研究表明,利用表面修饰引起的电荷转移是一种适用于超薄二维半导体的掺杂方法。为此,本文以化学气相沉积（CVD）法合成Bi2O2Se纳米片,构筑Bi2O2Se纳米片光电导型探测器,基于电荷转移掺杂原理,探索通过氧等离子体处理或真空沉积MoO3薄膜进行修饰,并研究不同修饰手段对Bi2O2Se电学性质及光电探测性能的影响规律,主要研究内容如下:1、通过化学气相沉积（CVD）法合成Bi2O2Se纳米片,表征其基本电学特性和光电探测性能。分析显示,合成纳米片横向尺寸可达110μm,厚度集中分布于10-30 nm,而电导率则主要分布于10-105 S/m间。研究通过激光直写/电子束曝光工艺构建了基于Bi2O2Se纳米片的光电导型探测器,测试显示其在680 nm探测波长下最佳响应度约9.7×103 A/W,响应时间最短约7.4 ms,探测度最高为8×1010 Jones;基于其光电流与光功率的依赖关系Iph∝P0.25,我们得出其主要光电探测机制来自材料内大量的原生缺陷引起的光栅效应。2、通过氧等离子体处理和沉积MoO3薄膜方式对厚度为10-30 nm的Bi2O2Se纳米片进行表面修饰,以改善器件光电探测性能。研究表明,随氧等离子体处理时间的延长,器件暗电流逐渐下降,而器件内光栅效应得到增强,使探测器响应开关比得到提升,探测度提升至1.4×1011Jones。然而,氧等离子处理的优化时间因Bi2O2Se纳米片间的差异而不一,且处理中产生的表面氧吸附使处理效果不稳定。为实现稳定化表面修饰,研究继续探索了以真空热蒸镀的方式在Bi2O2Se纳米片表面沉积～13 nm MoO3薄膜,通过其较高的功函数（4.4 e V）实现表面受主式电荷转移掺杂。尽管结果初步显示表面MoO3薄膜的引入可以有效降低器件暗电流,但仍面临修饰导致的响应度下降问题,有待深入研究和优化。
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