基于MoSe2和WSe2场效应晶体管的光电性能调控的研究

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong596
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
二维过渡金属硫属化合物(TMDs)以其独特的结构和性质引起了研究人员极大的兴趣。硒化钼(MoSe2)和硒化钨(WSe2)分别为N型和P型的过渡金属硫族化合物。研究表明,二维材料的性能受到材料层数和缺陷等因素的巨大影响,并且本征的二维材料光电性能却有待改善。为此本文分别以少数层MoSe2和少数层WSe2为研究对象制备光电探测器,通过引入氧缺陷等方法,调控光电器件的性能,最后获得高性能的光电探测器。本论文的主要工作及结论如下:(1)利用机械剥离法和电极转移技术成功制备出MoSe2场效应管,并利用拉曼光谱、光致发光光谱等方法对本征材料进行表征;同时进行电学性能和光电性能的表征。实验结果表明,少数层MoSe2与金属电极之间接触电阻较大,光响应率较低,并且原始器件最低探测532nm激光的功率只有7n W。(2)通过在空气中退火成功调制了N型半导体MoSe2器件的光电特性,获得了高性能的器件。利用拉曼光谱和XPS的表征证明了氧缺陷的存在。电子与空穴迁移率的显著增加说明氧缺陷的引入使得电子和空穴在半导体中的运输得到了极大的改善。退火处理后,在7n W激光的照射下,器件光电流提高了近4个数量级。光响应的显著增强可以归因于空穴俘获中心的增加与接触电阻的减小。退火处理后的光电探测器响应速度快,为10微秒级,响应率高达3×104A/W,最低探测功率从7n W提升到0.22p W。最后还分别尝试了使用双氧水和氯化金溶液以P型掺杂的方式调控器件,光电性能也有一定程度的提高。(3)通过在空气中退火P型半导体WSe2器件,获得具备快响应速度与高响应率的高性能WSe2光电晶体管。利用拉曼光谱和光致发光光谱表征发现退火后能够在WSe2中引入氧缺陷。电学测量表明在WSe2中引入氧缺陷后能够引起P型掺杂效应。此外,WSe2中的空穴迁移率增加了420倍,这说明了氧缺陷的引入提高了空穴传输能力。通过光电性能测试发现,在532nm激光和0V栅极电压下WSe2晶体管表现出高达2.27A/W的高响应率和数十毫秒量级的响应时间。光响应的显著增强归因于缺陷束缚和光栅压效应。该技术也可应用于其他不同二维材料,实现高性能光电探测器。
其他文献
近年来,在光催化材料方面,VIA族金属化合物引起了研究者的极大关注。其中,SnSe2、Mo S2、In2S3和Zn S等金属硫化物具有窄带隙以及高载流子迁移率的特点。与金属硫化物相比,金属硒化物具有更窄的带隙和更高的载流子迁移率,但是很少有研究。MoSe2是一种带隙仅为1.7 e V的二维材料,能够吸收所有紫外可见光。此外由于其二维结构具有较大的比表面积,非常适合作为基底。可以与其他过渡金属硒化物
本文基于分析我国大型枢纽机场当前多航站楼建设现状与存在的挑战,重点选取芝加哥奥黑尔、伦敦希斯罗、巴黎戴高乐主要世界级枢纽机场为案例,研究其多航站楼建设发展历程和经验。在此基础上,提出我国大型枢纽机场多航站楼一体化改造的具体措施建议和规划建设中需要关注的问题。中国大型枢纽机场多航站楼建设现状与存在的挑战
期刊
学位
测量是人类探知自然界的一种重要的手段,也是物理学和工程科学中的一项重要的内容。科学研究中经常需要精度极高的测量,如量子频标、原子钟以及对引力波的探测。测量的精度是由观测数据中的随机性所决定的。而在量子力学中,量子测量本身就具有随机性。这种量子测量的随机性,将会决定测量误差的基本极限,而达到这一基本极限的测量方法是最优的。量子参数估计是研究量子系统中参数估计误差基本量子极限的一套理论。该理论中最有用
太赫兹在工业无损检测、国防安全、生物医药、通讯等领域具有广阔的应用前景,传统金属在太赫兹频谱由于电子迁移率低,衰减大,不适宜制作高效小型化天线。石墨烯在太赫兹频谱中具有独特的电子特性,成为毫米波/太赫兹小型化天线的极佳选择。将未来的5G天线与现有的3G/4G天线平台集成是构建5G无线通信系统最初的主要挑战之一。这种短期的复杂特性将对基站天线提出更加严格的要求,因此,移动通信行业迫切需要开发新的天线
本文主要研究二维材料的光学和电学性质,通过分析二维材料的电输运和光学二次谐波方面的性质,进一步深入了解二维材料的研究方法和研究现状,达到对二维材料的研究既有整体的把握,又有侧重点的深入研究的目的。本文的第一章概括总结了二维材料及其研究领域的相关进展,对石墨烯、层状过渡金属二硫化物进行了简单的举例说明,随后就二维材料在能带性质、谷极化、各项异性以及外场对二维材料作用方面的研究进行了概述。在第二章,本
学位
瑞利-泰勒不稳定(Rayleigh-Taylor instability,RTI)现象广泛存于自然界及工程应用中。在本文中,我们采用格子Boltzmann方法研究了长微通道内非混相单模RTI现象,探究其后期的发展,分析了雷诺数、Atwood数、表面张力等因素对相界面动力学和气泡及尖钉增长的影响。首先本文研究了在中高Atwood数下雷诺数的影响,数值模拟结果表明高雷诺数下的单模RTI的发展会经历四个
CoFeB磁性材料由于自旋轨道耦合作用,表现出了明显的反常霍尔效应,在磁场传感领域具有广阔的应用前景。同时,CoFeB薄膜材料和氧化物如MgO会形成很强的界面各向异性,而界面各向异性对沿薄膜垂直方向上的电压比较敏感。因此,基于电压调控各向异性的原理,可以用来研究基于反常霍尔效应的灵敏度可调的磁场传感器件。本论文从薄膜的性能测试、器件加工工艺、器件性能测试和灵敏度调节四部分展开分析,主要研究的内容如
学位