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近年来,二维材料由于具有独特的光电性能而受到了广泛的关注。相比于零带隙的石墨烯,二维半导体材料,如MoS2,WSe2等不仅成为基础科学研究的热点材料,同时在存储器、储能器和晶体管等器件的应用方面具备广泛潜力。在对单个二维材料进行研究的同时,研究者们对二维半导体合金以及二维材料组合成的范德瓦尔斯异质结做了较为广泛的研究。相比于零带隙的石墨烯,二维半导体材料具有一定宽度的带隙,这在制备数字电路与光电设备中是非常重要的。生长二维半导体合金能够有效实现对材料带隙宽度的调整,从而对以二维半导体材料为基础的光电器件的设计带来很大的便利。同时,研究者们也将两种或者更多种二维材料组合成范德瓦尔斯异质结去探究新的物理现象和器件功能。相比于其他二维半导体材料(如MoS2,WS2等),SnS2具有环境友好、储量大和成本低的优点,这使得它在可持续光电器件应用方面具有非常大的潜力。本论文以硫族锡化物为研究主线,研究了SnS2纳米片、SnSe2(1-x)S2x合金以及p-WSe2/n-SnS2异质结的物理性能及其在电子及光电子器件中的应用价值,主要内容和结果如下: 1.通过化学气相输运(CVT)法,制备SnS2单晶,而后用微机械剥离法制备单层、少层及多层SnS2纳米片。SnS2场效应管的转移及输出特性曲线显示其为n型,迁移率为3.51cm2V-1s-1,开关比为5×102。在波长为532nm,功率为500mWcm-2时,器件的光响应率为2.08A/W,可探测率为6×106Jones。SnS2场效应管的迁移率由3.51cm2V-1s-1增加至3.85cm2V-1s-1。这些性质表明SnS2纳米片在场效应管和光电晶体管方面具有应用潜力。 2.利用化学气相输运法生长带隙宽度在1.37eV(SnSe2带隙宽度)到2.27eV(SnS2带隙宽度)范围内连续可调的SnSe2(1-x)S2x合金。随着S组分在合金中的增加,该二维合金能够实现迁移率从2.19cm2V-1S-1(SnS2)到71.30cm2V-1S-1(SnSe2)的大范围可调性。进一步测试了加光后SnSeS的迁移率变化情况,发现在功率为514.6mW·cm-2,波长为532nm可见光下,SnSeS的迁移率从10.34cm2V-1S-1增长至12.16cm2V-1S-1,显示出了出色的光电性能。我们的研究表明,SnSe2(1-x)S2x纳米片具备在下一代纳米电子及纳米光电器件中进行应用的出色潜能。 3.用PMMA辅助法制备了垂直结构的p-WSe2/n-SnS2异质结,并对其独特的电学性质以及自驱动光开关性质进行了研究。在无光照条件下,p-WSe2/n-SnS2异质结的转移曲线展现出栅压调控的“反双极”特性,开关比最大值为105;在光照条件下,该异质结的转移曲线显示出“双开态”的反双极特性。进一步的实验表明,无光照条件下的“反双极性”行为以及光照条件下的开态Ⅰ源自于WSe2的p-沟道之间和SnS2的n-沟道之间的串联;而光照条件下的开态Ⅱ则主要是由WSe2/SnS2异质结与Au电极之间的肖特基势垒所导致的。在波长为532nm的激光的照射下,p-WSe2/n-SnS2异质结表现出光开关性能,这一性能应归因于p-WSe2/n-SnS2异质结的Ⅱ型能带排列以及p-n结内建势的作用。