GaSe微米带的可控合成及光电性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZT0009
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光电探测器作为人们捕获外界信息的一类重要器件,依赖其出色的光电信号转换的能力,在国防军事及工业生产等诸多领域有着广泛的应用。GaSe是一类典型的Ⅲ-Ⅵ族层状半导体化合物,由于其合适的光学带隙、较高的载流子迁移率等优良的光电特性受到了人们的广泛关注。本文报道了一种利用气-液-固(VLS)生长机制可控地合成GaSe微米带的方法,对GaSe微米带的形貌结构、生长机理、光电性能等特性进行了深入研究,并构建了基于GaSe微米带的高性能光电探测器。具体的研究成果如下:1、通过化学气相沉积法,使用Ga2Se3和过量Ga作为混合物前驱体,实现了GaSe微米带的可控合成。XRD、SEM等表征分析表明,反应物中过量的Ga作为催化剂,诱导了微米带的生长,微米带为六方晶系的GaSe,表面平整、物相纯净、结晶性良好。EDS光谱及XPS分析表明微米带表面存在着纳米级的非晶Ga OX层,这可能是过量Ga沉积在微米带表面,在空气中自发氧化形成的。可见-近红外吸收光谱显示GaSe微米带在可见光波段内存在着明显的强吸收,光学带隙约1.78 e V,有望应用于可见光探测领域。2、构建了基于GaSe微米带的光电探测器。电学特性测试结果显示GaSe微米带具有明显的p型半导体特性。在450 nm(光功率为9.47μW/cm2)光照条件下,该光电探测器在偏压为3 V时响应度高达~3866 A/W,光电导增益达1.06×104。这种高增益源自于微米带表面的非晶Ga OX层与微米带表面之间形成的内建电场。当光电电子-空穴对被内建电场分离后,电子束缚于n型的Ga OX层,而空穴则留在微米带通道中,这种空间上的分离显著地抑制了载流子的复合。在复合之前,空穴将在微米带中传输并循环多次,从而获得很高的增益。3、使用柔性、透明的云母片为基底,构建了基于GaSe微米带的柔性光电探测器。测试表明,该探测器具有良好的柔性性能,在柔性光电子领域也有着不错的发展前景。
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