【摘 要】
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二维（Two Dimensional,2D）过渡金属硫族化合物（Transition Metal Dichalcogenides,TMDCs）因其独特的物理和化学性质,在基础科学和器件制造领域引起了广泛关注。特别是随着块体到单层层数的减少,使得2D TMDCs由间接带隙变为直接带隙,这一优异的特性为单层TMDCs在电子和光电子器件的应用中提供了新思路。带隙宽度是影响场效应晶体管、光电二极管、光电晶
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二维（Two Dimensional,2D）过渡金属硫族化合物（Transition Metal Dichalcogenides,TMDCs）因其独特的物理和化学性质,在基础科学和器件制造领域引起了广泛关注。特别是随着块体到单层层数的减少,使得2D TMDCs由间接带隙变为直接带隙,这一优异的特性为单层TMDCs在电子和光电子器件的应用中提供了新思路。带隙宽度是影响场效应晶体管、光电二极管、光电晶体管、太阳能电池等半导体器件性能的重要参数。由于半导体的合金化在诸如调节光致发光、吸收和迁移率等方面显示出了巨大的应用前景,因而2D TMDCs的带隙工程成为当前新兴的研究重点之一。TMDCs的掺杂已被证明是调节此类电学和光学性能的有效方法。为了提高光电器件的性能,带隙工程的调节发挥了重要作用。本文利用化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition,CVD）,并使用氯化钠（NaCl）作为生长辅助剂,通过调节硒粉和硫粉的质量比,对不同比例下生长的单层硫硒化钼(Molybdenum Sulfide Selenide,MoS2（1-x）Se2x)合金进行了一系列表征,以研究不同Se/S对单层MoS2（1-x）Se2x合金生长尺寸的影响,对硒掺杂浓度的控制以及对带隙的调控。研究发现通过调节Se/S,成功在Si O2/Si（300 nm）基底上获得了6种不同组分的单层MoS2（1-x）Se2x合金,实现了带隙的调节,使得六种单层MoS2（1-x）Se2x合金的PL峰位置在678 nm（～1.83 e V）到813 nm（～1.53 e V）之间变化。其中连续生长的大面积单层MoS2（1-x）Se2x（x=0.25）的横向尺寸达到了200μm。为了研究MoS2（1-x）Se2x合金的光电特性,使用了大面积生长的单层MoS2（1-x）Se2x（x=0.25）合金制备了光电晶体管（Phototransistors）。光电测试结果表明,520 nm激光照射下的单层MoS2（1-x）Se2x（x=0.25）光电晶体管响应度达到了940 m AW-1,探测率为5.32×1010Jones,响应时间为8 ms。这些结果为二维材料的带隙工程和合金器件的应用提供了一个新的解决方案。在此基础上,为了进一步扩展MoS2（1-x）Se2x（x=0.25）合金光电晶体管的光谱响应范围,提高器件的响应度,使用了30 mg/m L、直径约为10 nm的PbSe胶体量子点（Colloidal Quantum Dots,CQDs）对单层MoS2（1-x）Se2x合金器件进行了修饰,通过旋涂厚度为40 nm的PbSe量子点完成了零维/二维混合结构光电探测器的制备。制作的光电探测器实现了从可见到短波红外（405 nm-1940 nm）的宽光谱响应,405 nm激光激发下的光响应度为85m AW-1,探测率为7.64×10~5Jones,上升下降时间均为200 ms。与单层MoS2（1-x）Se2x光电晶体管相比光响应度增加了约14倍,探测率增加了约3倍。因此,PbSe量子点/MoS2（1-x）Se2x合金光电探测器不但实现了更宽光谱范围内的光探测,还提高了器件整体的响应度及探测率,这一研究将为以后基于二维材料宽光谱光电探测器的研究提供了新的思路。
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