【摘 要】
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二维过渡金属硫族化合物(TMDC),常见的如MoS2、MoSe2、WS2等,由于其独特的特性,如光学透明性,高的载流子迁移率和广泛可调的带隙等,为下一代光电子技术带来了新的机遇。二维T
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二维过渡金属硫族化合物(TMDC),常见的如MoS2、MoSe2、WS2等,由于其独特的特性,如光学透明性,高的载流子迁移率和广泛可调的带隙等,为下一代光电子技术带来了新的机遇。二维TMDC合金化可以在较宽的能量范围内连续调节带隙,从而弥补了单个TMDC由于厚度限制的光吸收和带隙限制的光谱范围的缺点,促进具有光谱宽频带和高探测率的光探测器的发展。本论文将对单层Mo1-xWxSe2组分梯度合金薄膜的制备工艺与场效应晶体管展开研究,具体研究内容如下:(1)采用化学气相沉积法(CVD)制备了单层Mo1-x Wx Se2组分梯度合金薄膜。研究了生长过程中,基源距离,H2气流量,衬底位置等生长参数对单层Mo1-x WxSe2组分梯度合金薄膜形貌和尺寸的影响。通过调控生长参数,可以制备出横向尺寸达到150μm的单层Mo1-xWxSe2组分梯度合金薄膜。原子力显微镜表征结果显示Mo1-xWxSe2组分梯度薄膜的厚度约为1nm。(2)利用拉曼和光致发光光谱表征对单层Mo1-x WxSe2组分梯度合金的发光特性和结构性质进行了探究。光致发光光谱表明单层Mo1-xWxSe2组分梯度合金变化过程中始终表现为单峰行为,且发光强度由中心到边缘逐渐增强,带隙由1.53eV连续过渡至1.6eV。拉曼光谱表明W的组分由0到1变化过程中,单层Mo1-xWxSe2组分梯度合金始终表现为单峰行为。这一过程中,MoSe2的晶格结构发生改变,层间振动模式(A1g)由240cm-1逐渐向高波数偏移,最大偏移量为9个波数。(3)对不同组分梯度单层Mo1-xWxSe2合金场效应晶体管和光电探测性能进行了探究。研究结果表明,不同组分梯度的单层Mo1-xWxSe2合金场效应晶体管展现出了不同的导电特性。组分梯度范围为0-0.6的单层Mo1-x WxSe2合金光电晶体管表现出较好的栅压调控性能。当栅压为40V,源漏电压为5V时,在波长为532nm激光照射下,器件的响应率最大可以达到10000A/W。
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