【摘 要】
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光电探测器是当前光电子产业核心元件之一,其主要功能是将光信号转换为可测量的电信号,在通讯转换、环境监测、视频成像等领域具有广泛的应用。随着信息技术的高速发展和半导体制造技术需求的提高,光电子器件趋向微型化、集成化、柔性化的发展态势日益明显。与此同时,由于受限于其物理性能和制造成本,基于传统半导体材料（例如硅基材料和III-V半导体）的摩尔定律即将失效。这时,新型的二维材料因具有原子级厚度、柔性和量
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光电探测器是当前光电子产业核心元件之一,其主要功能是将光信号转换为可测量的电信号,在通讯转换、环境监测、视频成像等领域具有广泛的应用。随着信息技术的高速发展和半导体制造技术需求的提高,光电子器件趋向微型化、集成化、柔性化的发展态势日益明显。与此同时,由于受限于其物理性能和制造成本,基于传统半导体材料（例如硅基材料和III-V半导体）的摩尔定律即将失效。这时,新型的二维材料因具有原子级厚度、柔性和量子效应等独特物理、化学性质而极大地吸引科学家们的目光,并引起广泛探索。在已报道的二维材料家族中,碲化镓作为稀有的p型半导体中的一员,具有无厚度依赖的直接带隙（1.65 e V）及较长载流子寿命（2.03μs）,因而是一种极具应用潜力的光、电子二维半导体材料。因此,开发二维碲化镓的可控制备,研究其光电特性具有非常重要的意义。本论文通过物理气相沉积方法实现了二维碲化镓的晶相选择性制备,并且对二维碲化镓的基本光电特性进行了系统研究,探索了二维碲化镓在光电探测器件中的应用和性能提升策略。创新点如下:1、针对二维碲化镓纳米片难以可控合成的问题,通过精确控制材料的沉积温度,利用物理气相沉积法在云母表面实现了单斜和六方晶相二维碲化镓的可控制备。六方晶相碲化镓在热力学上为亚稳定相,通过飞秒激光对六方晶相碲化镓纳米片进行选区辐照,在室温下实现二维碲化镓的六方-单斜晶相的可控转化。2、针对二维碲化镓纳米片光吸收不足的问题,利用金纳米颗粒阵列的波长选择性表面等离子体共振增强效应,设计了金纳米颗粒阵列与二维碲化镓纳米片的垂直复合结构,实现了二维碲化镓纳米片光吸收性能的显著提升（5倍）,进而有效提高了二维碲化镓纳米片光电探测器的响应度和探测度等关键性能指标。3、针对金属-二维碲化镓纳米片接触界面质量较差的问题,利用电极转移技术,在二维碲化镓纳米片表面直接贴合预先设计、制备的金属电极形成范德瓦尔斯接触。这种免物理蒸镀电极的构筑器件策略,可以避免传统器件构筑工艺中金属物理蒸镀过程导致的二维材料结构损毁,因而能够实现对器件的金属-半导体接触界面势垒、载流子迁移率以及光电响应性能的提升。
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