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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参数。设计构筑了二维WSe2/ZnO范德华异质结,揭示了应变诱导的局域压电场对异质结界面处WSe2载流子传输的影响机制,阐明了拉伸应变诱导的ZnO正压电势对WSe2光生载流子分离效率的促进作用。构筑了具有优异光电响应性能的WSe2/ZnO光电器件,在无偏压下实现了自驱动光电探测功能。当拉伸应变达到0.87%时,器件光响应度从117 mA/W增加到394 mA/W。设计构筑了金属/二维WSe2范德华异质结,阐明了金属费米能级对WSe2中载流子类型和载流子浓度分布的调控机制,揭示了金属功函数对金属/二维WSe2范德华异质结界面载流子的影响规律。发现了高功函数金属与WSe2接触时,WSe2内部以空穴传输占主导,而在低功函数金属/WSe2异质结中,WSe2内部以电子传输占主导。设计构筑了非对称金属电极诱导的二维WSe2同质结,揭示了栅电场对同质结界面载流子行为的影响规律。构筑了光电响应极性可调的二维WSe2光电二极管,实现了优异的整流比(大于105)和光电响应性能(外量子效率90%、光电转换效率2.3%)。同时,器件表现出明显的从正向到负向的极性转变现象,构筑了多态识别的新型逻辑光电器件。