GaSe/MoS2光电异质结的制备及性能研究

作     者：张彦鑫 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何鹏

授予年度：2019年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070205[理学-凝聚态物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：二维材料 二硫化钼 硒化镓 异质结 光电探测器 

摘      要：MoS具有优异的力学性能、润滑性能、催化性能以及光电性能,因此在机械、化工以及光电探测等领域有着广泛的应用。在光电性能方面,由于单层MoS具有1.8.9eV的直接带隙,因而被广泛关注。然而,有关单层MoS的制备与形貌控制以及MoS二维器件性能的提高,一直都是比较棘手的问题。针对单层MoS的制备,本课题在对比文献的基础上,采用MoO与硫粉作为原料在真空管式炉中进行化学气相沉积获得单层MoS。在MoS的形貌控制研究中,通过生长时间与位置的调节分别获得了平面多角形结构与纵向环状结构的MoS。运用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及拉曼光谱(Raman)对MoS不同形貌进行表征,并进行了MoS横向与纵向两种生长模式的研究,实现了对MoS形貌的调控。在化学气相沉积获得的单层MoS基础上,采用光刻及蒸镀等过程成功制备出MoS二维器件。通过电学输运性能的测试,发现器件的开关比较大,能够以栅压来实现良好的调控。在器件的光电性能研究中,通过对激发光波长与光强的控制,发现器件对紫外区段的单色光(30000nm)响应最强烈,而且器件的响应会随着光强的提高而降低。另外,在光强较高的情况下,器件在300秒的光开启与关闭的持续状态下可以保持很好的稳定性和重复性,光暗响应比最高达到3。采用转移平台将机械剥离得到的少层GaSe转移至单层MoS上制备GaSe/MoS异质结,将电极全部搭接在MoS构成了GaSe/MoS光电探测器。通过光电性能的测试,发现其在紫外区段(30000nm)的响应具有明显的提升,响应值与探测值是MoS器件同等情况下的3倍。在紫外区段(30000nm)的稳定性测试中,GaSe/MoS光电探测器在保持良好重复性的基础上,光暗响应比提高了85.6%。将电极分别搭接在GaSe/MoS异质结中的GaSe和MoS上使得P-N结发挥作用,并研究了此种器件的光电性能。此器件是一种光伏器件,在施加电压的条件下表现出整流效应。而在紫外光激发下,器件表现出一定的光伏效应,可以实现光电转化。