层状ZrGeTe4半导体的拉曼光谱研究

来源 :湖南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:quake_bj
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当前,二维材料的各向异性在光学和电学性质上的研究越来越多,尤其在偏振光电和光探等领域具有较大的发展潜力,并能够用于实现器件性能的最优化。锆锗碲(ZrGeTe4)的直接带隙为0.6eV,通过对其晶体结构的分析,发现其具有一定的面内各向异性,是研究光与物质相互作用的理想二维材料之一。同时ZrGeTe4具有较好的环境稳定性,可望用于偏振光电器件、偏振热电器件、仿生器件、偏振光探等领域。本论文系统研究ZrGeTe4层状半导体的声子模式,通过拉曼光谱对角度依赖、温度依赖来探索相应的光物理性能,主要研究包括以下几个方面:1.首先,使用碘做输运剂,通过化学气相输运方法在650摄氏度温度下,生长制备了ZrGeTe4单晶。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)等表征手段,证明我们制备的ZrGeTe4样品具有较高的结晶质量。通过角度相关和偏振拉曼光谱(ARPRS)测试ZrGeTe4的偏振特性,展示了ZrGeTe4中声子振动具有较大的面内各向异性,检测到A1和A2两种原子振动模式,且显示出180°周期变化的拉曼强度。通过密度泛函微扰理论计算检测并确定十个拉曼特征峰,证明了线性极性激发的强各向异性。2.利用变温拉曼测试,分析研究了材料中电子-声子相互作用与温度的依赖关系,从而进一步确定其晶格振动特性。对ZrGeTe4薄片的温度相关拉曼表征,当温度从80K升到300K时,探测到ZrGeTe4的拉曼模式转换表现出线性温度依赖性,并且所有的拉曼峰都发生红移,拉曼模式的一阶温度系数(Χ)在0.0058cm-1/K至0.01831cm-1/K的范围内。3.制备了ZrGeTe4晶体管器件,并对其基本电学性能(I-V特性)进行了测试和研究。
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