【摘 要】
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二硫化钼（MoS2）作为层状过渡金属硫化物（TMDs）的代表,具有载流子迁移率高、带隙可调、以及可见光吸收能力强的特点。近年来,其在电子和光电器件领域的研究受到科研人员强烈关注。然而,由于单层或少层MoS2的光吸收效率低和光生载流子复合率高等问题,基于MoS2的光电探测器普遍存在着光响应度低和响应速度慢的问题。虽然贵金属的表面等离子共振效应是提高器件光响应性能的有效手段,但仅一层贵金属纳米颗粒（N
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二硫化钼（MoS2）作为层状过渡金属硫化物（TMDs）的代表,具有载流子迁移率高、带隙可调、以及可见光吸收能力强的特点。近年来,其在电子和光电器件领域的研究受到科研人员强烈关注。然而,由于单层或少层MoS2的光吸收效率低和光生载流子复合率高等问题,基于MoS2的光电探测器普遍存在着光响应度低和响应速度慢的问题。虽然贵金属的表面等离子共振效应是提高器件光响应性能的有效手段,但仅一层贵金属纳米颗粒（NPs）的修饰,一方面,修饰在材料表面的颗粒对感光材料有一定的遮掩效果,影响材料对光的吸收,另一方面,对于入射到感光材料的光路散射以及光程长度增加有限,这大大限制了器件性能的进一步提高。因此,本论文旨在构筑具有三明治结构的双层贵金属修饰MoS2光电探测器,利用MoS2上、下两层金属纳米颗粒表面等离子体的共振耦合来提高MoS2光电探测器的光响应性能。主要研究结论如下:（1）利用机械剥离和电子束蒸发,制备了一种具有三明治结构的双层Au NPs修饰少层MoS2（Au-MoS2-Au）光电探测器,用于可见光的灵敏探测。得益于双层Au NPs之间增强的局域表面等离子共振（LSPR）耦合以及下层Au NPs对可见光的再吸收,Au NPs的局部电场强度和材料整体的可见光吸收能力得到有效提高。因而,Au-MoS2-Au光电探测器的光电性能明显优于单层Au NPs修饰MoS2的（Au-MoS2）光电探测器。Au-MoS2-Au光电探测器的光响应度（Rλ）和比探测率（D*）分别高达1757 A/W和3.44×1010Jones,这些性能指标的值约是Au-MoS2的3倍。同时,器件的光响应速度也很快,超过了设备的检测极限（24 ms）。（2）构筑了单层Ag NPs修饰MoS2（Ag-MoS2）和双层Ag NPs修饰MoS2（Ag-MoS2-Ag）光电探测器。研究表明,在可见光激发下,修饰在MoS2上、下表面的Ag NPs比仅修饰一层的Ag NPs产生了更大的电场强度,使得更多的热电子注入至MoS2内部,进而大幅提升了器件的光响应性能。在450 nm光照下,Ag-MoS2-Ag器件的Rλ、外量子效率（EQE）和D*分别高达5.54×10~4 A/W、1.53×10~5%和1.07×1012 Jones。（3）基于双层金属纳米颗粒修饰对器件性能的提升,利用Au和Ag NPs在不同可见光波段的共振吸收特性,制备了Au、Ag NPs共修饰MoS2（Au-MoS2-Ag）光电探测器。无论在450 nm还是532 nm光照下,Au-MoS2-Ag相较于Au-MoS2均表现出更优异的光响应特性,其Rλ、EQE和D*分别可达7.66×10~4 A/W、2.11×10~5%和7.63×1011Jones（450 nm、77.56μW/cm~2、5 V）。该论文有图73幅,表3个,参考文献143篇。
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