【摘 要】
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二维半导体材料的出现为研发可穿戴、轻便化、高性能、宽波段探测的光电子设备带来重要机遇。二维α-In2Se3是一种同时具有面内、面外极化的直接带隙铁电半导体材料,具有较高的载流子迁移率和较强的光吸收能力,是研发高性能光电子器件的可靠材料。然而,目前针对α-In2Se3光电晶体管光探测性能的研究并不系统,其应用于较强辐射环境下的可靠性研究亟待开展,还需开展其光电探测性能的调控方法研究。本文聚焦于二维α
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二维半导体材料的出现为研发可穿戴、轻便化、高性能、宽波段探测的光电子设备带来重要机遇。二维α-In2Se3是一种同时具有面内、面外极化的直接带隙铁电半导体材料,具有较高的载流子迁移率和较强的光吸收能力,是研发高性能光电子器件的可靠材料。然而,目前针对α-In2Se3光电晶体管光探测性能的研究并不系统,其应用于较强辐射环境下的可靠性研究亟待开展,还需开展其光电探测性能的调控方法研究。本文聚焦于二维α-In2Se3的光电探测应用,在探究α-In2Se3光电晶体管对可见光和近红外光探测性能的基础上,利用60Co-γ射线探索了α-In2Se3光电晶体管的抗辐射性能以及光电性能的电修复方法;通过改进器件结构调控了其光电探测性能。具体研究内容及结论如下:（1）研究了α-In2Se3基光电晶体管宽波段、宽温域的光电性能。利用波长为405 nm、660 nm、1064 nm的激光光源,研究了α-In2Se3光电晶体管宽波段的光电性能,并在20℃～120℃范围内研究了其在660 nm波段的宽温域光电性能。研究结果表明在可见光和近红外光波段下,α-In2Se3光电晶体管均具有优异的光电性能;在激光波长为660 nm时,温度从20℃升高到120℃时α-In2Se3光电晶体管的光响应度仅下降了30%左右。温变过程中铁电性能的改变和局部相变可能是导致α-In2Se3光电晶体管光电性能衰减的原因。（2）研究了α-In2Se3基光电晶体管的辐射耐受性。在总剂量为100 krad（Si）、500 krad（Si）、1 Mrad（Si）的60Co-γ射线辐照下研究了α-In2Se3基光电晶体管的辐射耐受性,并探究了偏置电压对光电性能的修复作用。研究结果表明α-In2Se3基光电晶体管的性能会随着60Co-γ射线辐照剂量的增加而减弱;60Co-γ射线辐照引起的畴变是α-In2Se3基光电晶体管光电性能退化的主要原因;施加10 V和-10 V的偏置电压能使α-In2Se3基光电晶体管的光电性能部分恢复到辐照前的水平。（3）研究了α-In2Se3基光电晶体管的性能调控。设计并制备了Ta2Ni S5/α-In2Se3基光电晶体管,测试了结构改进前后晶体管的光电性能。在405 nm、660nm波长下,光电晶体管光响应度分别由改进前的0.49 A/W、0.9 A/W提升至改进后的162.4 A/W、322.6 A/W。研究结果表明Ta2Ni S5/α-In2Se3基光电晶体管大幅度提高了α-In2Se3基光电晶体管的光电性能,是调控α-In2Se3基光电晶体管的有效方式。
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