【摘 要】
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近年来,以过渡金属硫属化合物（TMDs）为代表的二维材料因其较高的载流子迁移率、可调的带隙结构等特点受到了越来越多的关注。其中,MoTe2由于明显的双极性输运特性和弱费米钉扎效应,成为构建二维PN结型器件的理想材料,而～0.8-1.1e V的带隙范围也使其适于发展近红外光电子器件。然而,对于超薄的二维半导体,传统的离子束注入和扩散掺杂等方案容易产生晶格破坏,适用性较差。一直以来,人们致力于发展适于
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近年来,以过渡金属硫属化合物（TMDs）为代表的二维材料因其较高的载流子迁移率、可调的带隙结构等特点受到了越来越多的关注。其中,MoTe2由于明显的双极性输运特性和弱费米钉扎效应,成为构建二维PN结型器件的理想材料,而～0.8-1.1e V的带隙范围也使其适于发展近红外光电子器件。然而,对于超薄的二维半导体,传统的离子束注入和扩散掺杂等方案容易产生晶格破坏,适用性较差。一直以来,人们致力于发展适于二维半导体的掺杂方法以构建二维PN结型器件。在此背景下,本文以构建MoTe2 PN结为目标,分别探索了基于离子凝胶栅极和“光掺杂”两种策略的MoTe2 P、N掺杂路线,系统研究了影响掺杂的关键因素,并在此基础上实现MoTe2面内PN结,着重研究其自驱动光电响应特性,具体内容包括:（1）通过光诱导聚合方式构建离子凝胶复合MoTe2的双电层晶体管,以栅压和源漏偏压的耦合作用调控沟道的表面离子分布,成功构筑了MoTe2面内PN结。近红外光电探测结果表明,PN结具有良好的自驱动光电响应,其中在1050 nm波长下的自驱动光响应度超过85 m A/W,外量子效率达到10%,自驱动光响应的稳定性超过14h。为了进一步探究PN结光响应分布情况,基于微区光电流成像方法,证实MoTe2面内PN结自驱动光响应来源于结区的内建电场。（2）利用紫外光激发和背栅电压协同诱导的MoTe2/h-BN/Si O2界面间电荷转移,实现对MoTe2的p、n型“光掺杂”。研究发现,在365 nm紫外光激发和持续背栅电压作用下,转移至h-BN表面的少层MoTe2随栅极电压的极性变化出现p、n型反转,且在1000 s测试时间内保持稳定,而改变栅电压幅度可以调控其掺杂浓度。在此基础上,研究进一步探索了基于局域光激发和h-BN错位叠层两种不同的方案以构建MoTe2面内PN结。结果显示,以聚焦光源实现局域光激发面临较严重的散射问题,限制了其掺杂的空间分辨率;通过错位叠层的h-BN和MoTe2,则有望以MoTe2的局部掺杂方式实现面内PN结。
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