二维WSe 2 范德华异质结界面载流子调控及光电器件构筑

发布时间：2024-06-07 04:44

　　小型化、高性能、智能化是下一代半导体光电器件的重要发展方向。以二维WSe2为代表的双极性材料,具有原子级厚度、合适带隙、高载流子迁移率和光吸收性能。WSe2独特的双极性特征使得外电场可有效调控载流子类型和浓度,在构筑新原理光电器件方面具有重要的发展潜力。本论文立足二维WSe2材料,控制合成了高质量的二维WSe2,阐明了化学气相沉积制备WSe2的生长机制;揭示了压电势对WSe2/ZnO范德华异质结界面载流子行为的调控规律,构筑了压电场增强的WSe2/ZnO范德华异质结光电器件。阐明了金属功函数对金属/WSe2范德华界面载流子传输行为的调控机制,设计构建了新型二维WSe2面内同质结,实现了栅电场对同质结界面载流子行为的调控,最终构筑了光电响应多态可调的新型光电逻辑器件。采用化学气相沉积法制备了单层及少层二维WSe2,得到了单层及少层二维WSe2的生长工艺,揭示了卤素盐辅助生长二维WSe2的反应机理;系统分析了生长过程中影响WSe2结晶稳定性的主要因素是载气中氢气的含量、影响WSe2层数的关键因素是生长温度和生长时间;探索了高温机械剥离及金辅助机械剥离方法制备多层WSe2及构筑范德华结的工艺...

【文章页数】：155 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 绪论
    2.1 二维纳米材料概述
    2.2 二维WSe₂简介
        2.2.1 二维WSe₂的结构
        2.2.2 二维WSe₂的制备方法
        2.2.3 二维WSe₂的表征方法
    2.3 二维WSe₂范德华结构设计及构筑
        2.3.1 二维WSe₂范德华结构的设计
        2.3.2 二维WSe₂范德华结构的构筑方法
    2.4 二维WSe₂范德华结构界面光电性能调控
    2.5 研究目的及内容
3 二维WSe₂及其范德华结构的制备
    3.1 化学气相沉积法制备二维WSe2

        3.1.1 实验材料
        3.1.2 卤素盐辅助CVD生长二维WSe₂形核与形貌调控
        3.1.3 CVD生长二维WSe₂的结构稳定性调控
        3.1.4 CVD生长二维WSe₂的层数调控
    3.2 微机械剥离法制备二维WSe₂

        3.2.1 高温辅助剥离制备二维WSe₂

        3.2.2 金辅助剥离制备二维WSe₂

    3.3 二维WSe₂范德华结构的构筑
        3.3.1 湿法转移构筑二维WSe₂范德华结构
        3.3.2 干法转移构筑二维WSe₂范德华结构
    3.4 本章小结
4 WSe₂/ZnO范德华异质结界面载流子调控及光电器件构筑
    4.1 WSe₂/ZnO范德华异质结设计及表征
    4.2 压电场对WSe₂/ZnO范德华异质结界面载流子行为的调控
    4.3 WSe₂/ZnO范德华异质结光电器件性能研究
    4.4 压电场对WSe₂/ZnO异质结光电器件性能的影响
    4.5 本章小结
5 金属/二维WSe₂范德华异质结界面载流子行为调控
    5.1 金属/二维WSe₂范德华异质结的设计
    5.2 金属接触对金属/二维WSe₂界面载流子输运行为的调控
    5.3 金属接触对金属/WSe₂光电器件性能的影响
    5.4 本章小结
6 二维WSe₂同质结界面载流子行为调控及光电器件构筑
    6.1 二维WSe₂同质结的设计
    6.2 二维WSe₂光电二极管的光伏性能
    6.3 栅电场对二维WSe₂同质结界面载流子行为的影响
    6.4 栅电场对二维WSe₂光电二极管光电性能的调控
    6.5 本章小结
7 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集



本文编号：3990797

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