【摘 要】
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二维层状金属磷硫属化合物因其层状结构特性、丰富的电子能带结构和本征的磁学性质引起了广泛关注,在电子、光电子、能源、自旋器件等领域展现出巨大的应用潜力。目前,关于二维金属磷硫属化合物在光学和光电子领域的研究仍处于起步阶段。Mn PSe3和In2/3PSe3是金属磷硫属化合物中少有的直接带隙半导体材料,对光的利用效率更高,禁带宽度相对较小,具有更好的导电性,有望实现高性能的光电探测器件。然而目前鲜有关
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二维层状金属磷硫属化合物因其层状结构特性、丰富的电子能带结构和本征的磁学性质引起了广泛关注,在电子、光电子、能源、自旋器件等领域展现出巨大的应用潜力。目前,关于二维金属磷硫属化合物在光学和光电子领域的研究仍处于起步阶段。Mn PSe3和In2/3PSe3是金属磷硫属化合物中少有的直接带隙半导体材料,对光的利用效率更高,禁带宽度相对较小,具有更好的导电性,有望实现高性能的光电探测器件。然而目前鲜有关于二维Mn PSe3和In2/3PSe3光学和光电性质的报道。基于此,本文制备了高质量的二维Mn PSe3和In2/3PSe3纳米片,并对其基本结构、光学性质和光电探测性能进行了表征和分析。主要研究内容如下:（1）通过化学气相输运法合成高质量的Mn PSe3单晶,并采用机械剥离方法制备了二维Mn PSe3纳米片,厚度最薄为1.5 nm。借助角分辨偏振拉曼光谱对Mn PSe3纳米片的拉曼振动模进行归属判断,并研究了厚度和温度对其拉曼位移的影响。构筑基于Mn PSe3纳米片的电学器件,并对其低温电学性质和光电探测性能进行测试和分析。低温电学测试表明Mn PSe3具有典型的半导体特性。Mn PSe3光电探测器件对紫外波段入射光展现出了超高的响应度（22.7 A/W）和探测度(3.1×1012 Jones),其优异的探测性能源于以光诱导浮栅效应为主的光电机制。（2）结合化学气相输运法和机械剥离法制备了高质量的二维In2/3PSe3纳米片,厚度最薄为3.7 nm。二次谐波光谱证明了In2/3PSe3晶体结构中存在对称性的破缺。光致发光和荧光寿命光谱揭示了In2/3PSe3纳米片中光生载流子的跃迁机制和分离特性。最后以高质量的In2/3PSe3纳米片为载体构筑的光电探测器件在紫外光波段表现出优异的光电性能,暗电流为25 f A、探测度为6.28×1011 Jones、开关比高达4×10~4、上升和下降时间分别为14μs和24μs。该器件的快速响应特性主要归功于光电导效应导致的电子空穴对的快速分离和复合。
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