基于二硫化锡及其复合材料光探测器构筑与性能研究

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自2004年石墨烯被发现以来,因其优异的物理性质引起科研人员的广泛关注。目前,有关石墨烯的研究已经超越石墨烯材料的本身,逐渐引申到与石墨烯有着类似结构的材料-二维类石墨烯材料。在诸多二维类石墨烯材料中,过渡金属硫化物以其独特的物理性质,引起极大的关注。本文所介绍的二硫化锡(SnS2)就是一种二维硫族金属化合物。我们以二硫化锡作为主要光电材料,对其光电性能进行了研究。同时,制备了二硫化锡/石墨烯复合材料,并分析了石墨烯对二硫化锡的光电性能的影响,为二硫化锡的性能的优化以及实用具有一定的指导意义。本文主要分为以下五章:第一章是绪论部分,介绍本文的一些研究背景及研究意义。主要介绍半导体光探测器的工作原理(二硫化锡是一种半导体),二硫化锡的研究现状以及本课题的研究背景,研究内容。第二章介绍了如何通过一种简单水热的方法制备二硫化锡纳米片,并说明了其合成机制。并利用滴涂的方法将二硫化锡涂Si/SiO2上,制备出二硫化锡光探测器,最后进行了光响应测试。在本实验中,纯二硫化锡光探测器表现出很好的周期性及稳定性。尽管纯二硫化锡表现出良好的光电性质,但是二硫化锡较高的光生电子-空穴对的复合率,严重制约了它在实际生产生活中的应用。为了降低二硫化锡电子-空穴对的复合率,充分释放二硫化锡的光电能力,我们将石墨烯引入二硫化锡中,借石墨烯的高电导率,来降低二硫化锡中的光生电子-空穴对的复合率。第三章是在第二章的基础上提出二硫化锡/石墨烯光探测,并进行更深入的研究。本章的实验中,是在制备二硫化锡的过程中加入石墨烯,制备出二硫化锡/石墨烯复合材料。在复合材料中二硫化锡纳米片很好的镶嵌在石墨烯骨架中,形成二硫化锡/石墨烯复合结构,我们又分析了石墨烯对二硫化锡光电性能的影响。第四章是介绍二硫化锡/石墨烯异质结固态薄膜型光探测器的构筑,并对其光探测性能进行了分析。在本章中,我们将二硫化锡/石墨烯滴涂在镀有铟硒氧化物玻璃(ITO)上,并在上面涂一层固态电解质,然后再将另外一块ITO放置在固态电解质上并进行挤压,在两块ITO之间形成一个薄膜。当固态电解质凝固后,固态薄膜型光探测器便制备完成。最后我们对这个固态光探测器进行了光电性质分析。第五章为全文总结和对未来的展望。
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