【摘 要】
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近年来,二维层状材料因其丰富的材料体系和独特的物理化学性质而得到了广泛的研究。其中,二维过渡金属硫族化合物（2D-TMDs）中的WSe2由于具有独特的电学、光学和光电子性能,近年受到了人们的特别关注。WSe2一般是p型半导体,块体WSe2为间接型带隙半导体,带隙为～1.2 eV;单层的WSe2则是直接型带隙半导体,带隙为～1.65 eV。WSe2能与其他n型二维材料形成PN结,也可以在外电场调控下
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近年来,二维层状材料因其丰富的材料体系和独特的物理化学性质而得到了广泛的研究。其中,二维过渡金属硫族化合物（2D-TMDs）中的WSe2由于具有独特的电学、光学和光电子性能,近年受到了人们的特别关注。WSe2一般是p型半导体,块体WSe2为间接型带隙半导体,带隙为～1.2 eV;单层的WSe2则是直接型带隙半导体,带隙为～1.65 eV。WSe2能与其他n型二维材料形成PN结,也可以在外电场调控下转化为n型,表现出双极性特征,这对于构筑新型的二维半导体器件具有重要意义。WSe2优异的带隙调控和光电性能依赖于其层数的调控,然而目前为止,可控层数WSe2结构的生长还有很大困难,本文通过发展化学气相沉积方法制备了大面积双层WSe2薄膜,设计构筑了WSe2/SnSe2垂直异质结并系统研究了其光电性能,主要研究内容以及结论如下:（1）化学气相沉积法制备大面积双层WSe2薄膜。使用CVD法在SiO2/Si衬底上生长大面积双层WSe2。通过在低气压和780℃的生长温度下精细地控制氢气流量,WSe2可以在单层生长开始后不久进行第二层生长,并最终形成完整的双层结构。拉曼光谱和光致发光分析表明,合成的WSe2薄膜具有高度均匀的双层结构,光学带隙为1.60 eV。通过对一系列生长条件的分析,得出在该CVD系统中,双层WSe2薄膜的最佳生长温度为780℃,生长时间为20分钟。基于各种表征结果,提出了一种双层WSe2薄膜的非同步生长模式。与机械剥离法制备的WSe2相比,CVD法制备的WSe2的光谱性能可以与之媲美。同时,对WSe2性能与不同的生长温度的依赖关系进行了系统的研究。（2）构筑了WSe2/SnSe2垂直异质结光电器件。通过选择铟镓合金作为电极,抑制了电极的肖特基接触,形成了良好的欧姆接触,使异质结光电性能大幅提升。该异质结作为光电二极管使用时,由于异质结势垒存在,暗电流被抑制到1.39×10-10A;作为光电探测器时,在零栅压条件下,激光激发功率为3.23μW时,光响应度达83.36 mA/W,比探测率高达5.42×1010 Jones,开路电压为-0.24 V,外量子效率为15.90%,表现出优异的光电探测性能。此外,该器件与肖特基结类似,且能观测到明显的光伏效应。
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