【摘 要】
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石墨烯作为二维材料中最重要的材料之一,自2004年被发现至今由于其独特无带隙的,宽光谱吸收,超快的载流子输运,高载流子迁移率和与高度成熟的硅基平台兼容等性质在光电领域成为研究的热点。石墨纳米片（GN）相比与石墨烯具有更多的碳原子层数,可以显着提高材料的光吸收效率,有望在光电探测领域开辟一条崭新的光电应用材料发展道路。二维碲材料作为二维材料家族中新兴的一员具有较强的空气稳定性能和较高的载流子迁移率,
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石墨烯作为二维材料中最重要的材料之一,自2004年被发现至今由于其独特无带隙的,宽光谱吸收,超快的载流子输运,高载流子迁移率和与高度成熟的硅基平台兼容等性质在光电领域成为研究的热点。石墨纳米片（GN）相比与石墨烯具有更多的碳原子层数,可以显着提高材料的光吸收效率,有望在光电探测领域开辟一条崭新的光电应用材料发展道路。二维碲材料作为二维材料家族中新兴的一员具有较强的空气稳定性能和较高的载流子迁移率,这使得二维碲材料在未来的光电探测领域具有极大的发展应用潜力。太赫兹（THz）探测技术是太赫兹应用领域重要的研究内容,其在各个领域中的应用在近几年发展迅速。对太赫兹探测技术更高的需求和挑战也随之而来,因此发展高灵敏度,可快速响应,可室温工作的太赫兹探测器件目前成为太赫兹探测技术最重要的发展目标和发展方向。本论文主要研究了基于二维材料的新型纳米太赫兹探测器件,其中包括基于石墨纳米片的高性能室温太赫兹探测器研究和基于碲的室温太赫兹探测器研究,研究内容如下:（1）我们通过机械剥离法制备石墨纳米片,通过半导体制备工艺基于电磁诱导势阱光电导探测机理成功制作出具有高响应率,高响应速度的太赫兹探测器。探测器在0.17 THz源频率下的响应率和等效噪声功率（NEP）分别达到了5 k V/W和24 p W/Hz1/2,同时在0.035 THz源频率下的响应率和NEP分别为9 k V/W和13 p W/Hz1/2,探测器的时间常数约为600 ns。同时探测器能够在1 k Hz到20 k Hz的较宽调制频率下工作。我们通过计算讨论了该探测器的有效接收面积,同时我们对于探测器的探测机理进行了深入研究,排除了热电子效应和热辐射效应对于器件光电响应的作用,同时证明了电磁诱导势阱效应（EIW）的理论计算与实验结果的一致性,认为EIW效应在该探测器的光电响应中占主导地位,首次实现了EIW效应在基于石墨纳米片的太赫兹探测中的应用。（2）我们通过CVD法制备出高质量的碲棒,基于碲材料制作了具有蝶形天线和微米沟道宽度的室温光电导太赫兹探测器件。该探测器在0.032 THz源频率下调制频率为1 k Hz时的响应率达到6.98×106 V/W,在0.17 THz达到响应率1.79×104 V/W。同时探测器等效噪声功率值在0.032 THz源频率下调制频率为1k Hz时优于0.259 p W/Hz1/2,在0.17 THz源频率下优于100p W/Hz1/2,探测器的时间常数约为12.8μs。该研究表明二维碲材料在太赫兹光电导探测领域具有潜在的发展应用。
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