二硒化钨纳米器件中接触电极对性能影响的研究

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自石墨烯发现至今,纳米级厚度的二维层状材料在下一代电子学和光电子学领域受到了广泛关注。少层二硒化钨(WSe2)作为过渡金属双硫族二维层状化合物的一员,在电子能谷调控、光-电子相互作用等方面展现出了诸多新奇的物理特性。研究并应用这些性质需要制备具有可靠电学连接的纳米级器件。然而常规的金属电极制备纳米器件的方法,存在着界面缺陷多、接触势垒大等问题,导致器件无法呈现出材料的本征物理性质。针对这一问题,本论文利用二维材料之间以范德华力结合的优点,通过在传统金属电极与WSe2材料间引入范德华力接触,减少接触界面缺陷,降低接触势垒,在此基础上进一步探究了WSe2纳米器件中接触电极对性能的影响,全文的主要内容如下:1.在金属电极和WSe2间插入绝缘的少层氮化硼(h-BN)二维层状材料,得到了金属-绝缘体-半导体电接触结构。实验验证了范德华力接触可以有效缓解表面电导失配,提升电接触质量。2.在金属电极与WSe2间插入半金属石墨烯,石墨烯与WSe2形成范德华力接触。与传统金属电极对比,石墨烯接触电极不仅避免了金电极制备过程中引入的缺陷,还有效降低了接触势垒高度,使器件保持了较高的场效应迁移率,优化了WSe2 FET的电学性能。同时,在栅极电压的调控下,WSe2材料还呈现出了金属相和绝缘相间的转变。3.研究了石墨烯接触电极对WSe2器件光电性能的影响。在不同入射波长,光功率和电场调制下,对比了石墨烯接触与金属电极接触的WSe2器件的光电响应。实验结果表明,在相同条件下,基于石墨烯接触的WSe2器件具有更优异的光电表现。
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