【摘 要】
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二维材料在半导体器件的发展中受到越来越多的关注,锗基单硫属化合物材料在太阳能电池、光电传感器、铁电存储设备等方面得到了迅速发展。然而,仍有一些因素限制了二维半导体材料器件的性能,其中最重要的因素之一是欧姆接触。虽然国内外在理论计算与实验中已经对GeSe与不同金属接触的问题进行了研究,但是由于不同课题组的研究是有冲突的,因此本文系统的研究了同一种电极使用不同的工艺方法与GeSe材料的接触势垒以及不同
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二维材料在半导体器件的发展中受到越来越多的关注,锗基单硫属化合物材料在太阳能电池、光电传感器、铁电存储设备等方面得到了迅速发展。然而,仍有一些因素限制了二维半导体材料器件的性能,其中最重要的因素之一是欧姆接触。虽然国内外在理论计算与实验中已经对GeSe与不同金属接触的问题进行了研究,但是由于不同课题组的研究是有冲突的,因此本文系统的研究了同一种电极使用不同的工艺方法与GeSe材料的接触势垒以及不同金属电极和GeSe材料的接触势垒,并构建p-GeSe与p-WSe2范德瓦尔斯异质结,获得了性能优异的光电探测器。同时,以转移到Au作为电极,研究了具有合适带隙的二维GeS材料的平面铁电器件,并得到GeS在体光伏方面的应用。主要的研究结果为:（1）对于GeSe的光电器件,良好的电接触是实现高性能器件的前提条件。具有不同功函的金属与GeSe的接触突破了肖特基-莫特理论的预期。因此,研究了不同金属与GeSe接触势垒的大小,探究了转移和蒸镀工艺对GeSe接触势垒的影响,找到与GeSe接触势垒最低的金属,其中Au的功函数是4.9,GeSe与蒸镀的Au势垒高度最小为0.032e V。同时采用机械剥离以及PVA转移法制备得到GeSe/WSe2光电探测器,波长在405 nm至1064 nm范围内具有宽光谱响应特性,其中在808 nm波长的照射下,光响应度可达6.4 AW-1,检测度D*可达8.51×1011 Jones。（2）铁电体是一类可自发切换电极化的功能材料,可以在单场或多场耦合下进行调制,并在能量收集中具有广泛应用前景。GeS是一种具有平面内强耦合铁电有序的材料,但由于较强的层间结合力导致材料很难剥离。本文提出一种后减薄方案,通过后减薄的方法减小其厚度得到少层的GeS纳米片。基于优异的材料性质,制备得到GeS铁电场效应晶体管显示出典型的双磁滞回线,极化后GeS内的铁电畴会发生反转,光电流和电压随着铁电极化的翻转而改变,矫顽电场约为18.1 k V cm-1。这些发现表明2D GeS在铁电器件以及纳米级能量转换系统等应用中的巨大潜力。
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