少层InSe和In2Se3的生长及转移印刷法制备器件电极

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二维Ⅲ-Ⅵ族半导体是近几年新出现的一种二维半导体材料,这类材料的晶格对称性通常较低,因而能表现出明显的各向异性。这类材料的层间相互作用较高,存在带隙大小和带隙类型随着层数变化的现象。此外,这类材料的电子有效质量通常较小,迁移率较大,光吸收系数大,在场效应管、宽光谱光探测器、太阳能电池等方面有着很大的应用前景。器件电极是保证器件性能的重要组成部分。转移印刷法是制备电极的方法之一。它是一种先将电极制备到中间衬底上,再将中间衬底上的电极转移到目标样品上从而制备电极的方法。这种方式可以与电子束光刻(EBL)技术相结合,在保留其可以自由绘制高精度电极图形优点的同时,样品和电极间又不会残留光刻胶,因而是一种简单又高效的电极制备方式,在二维材料的电极制备上有很大的应用潜力。本论文主要集中于少层InSe和In2Se3的生长及转移印刷法制备器件电极,共四章,各章内容简述如下。在第一章中,我们回顾了二维材料的兴起和电极制备方式的发展,简述了二维InSe和In2Se3的结构和性质、应用以及制备方式,并介绍了转移印刷法制备电极的发展和改进。在第二章中,我们用InSe为生长源进行了物理气相沉积法生长尝试长出少层InSe,讨论和分析了几种生长条件对于生长结果的影响。经过系列的表征,发现实际得到的样品为少层In2Se3,进而研究和证实了用InSe源长出In2Se3的原因。换用了 In2Se3源并结合完善实验条件,我们得到了形状更规则、成核密度更合适、厚度更均匀、尺寸更大的薄层In2Se3样品。在第三章中,我们侧重介绍用转移印刷法制备电极的原理、步骤和装置,展示了用此方法制备常规电极和极窄间距电极的效果,详细讨论和分析了其优缺点,并研究了利用该方法制备电极前后的电极间距变化以及重复性。最后,我们利用转移印刷法,在剥离的少层InSe样品上制备电极制成场效应管和光探测器,随后对器件的电学和光探测性能进行了表征,展示了用转移印刷法制备电极的成效。在第四章中,我们展望了二维InSe和In2Se3材料制备和应用中存在的问题与挑战,并预测了转移印刷法制备电极的未来发展方向。
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