KCu7S4准一维纳米结构的电学特性与应用研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jialei2055000
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目前低维纳米材料因其独特的光、电、磁和机械性能,在纳米器件领域拥有诸多应用。对三元铜基硫属化合物(A-Cu-S)进行K离子的掺杂,可以获得低维K-Cu-S体系的材料,KCu7S4是其中重要的一种,其晶格由具有准一维通道的三维Cu-S框架构成,因此KCu7S4既有较大的长宽比,又为电荷传输提供了直接的通路。本文基于液相可控合成的准一维KCu7S4纳米结构,探讨了其电学特性,并构建了基于其的纳米电子器件,具体研究成果如下:  1.在强碱性溶液中,以KOH为K源,CuCl2·2H2O为Cu源,Na2S·9H2O为S源,制备了宽度为100-300nm、长度可达数百微米的KCu7S4纳米带。XRD和XPS分析证实产物为体心四方晶系KCu7S4,物相比较纯净,结晶性也很好。紫外-可见-近红外吸收光谱分析显示该材料在近红外波段有明显的吸收峰,表明该材料有望应用于近红外光电探测器领域。  2.使用Langmuir-Blodgett方法,组装形成有序的单层KCu7S4薄膜,构建了KCu7S4/Si异质结。该器件表现出了良好的自驱动特性,在光强为295.3μW cm-2的980nm光源照射下,响应度为15mAW-1,探测率达到了2.15×1012cm Hz1/2W-1,对于50kHz的高频光仍有较好的响应,上升时间和下降时间分别为7.4μs和8.6μs,可应用于高性能近红外光电探测领域。  3.使用紫外曝光光刻和电子束蒸发沉积,通过控制Cu的蒸发条件使其在蒸镀的过程中发生自发氧化,构建了不同厚度CuxO层KCu7S4/CuxO/Au异质结。电学分析显示,CuxO层的厚度对于器件的电阻开关行为影响显著。对于16nm CuxO的器件,经过“激活”过程之后该器件结构表现出了双极性电阻开关行为。32nm CuxO的器件只能在正向电压范围内表现出单极性电阻开关行为。这一研究有望指导铜基非易失性存储器稳定性与性能的提升。
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