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1、二維原子材料二硫化鉬和石墨烯因?yàn)樨S富而獨(dú)特的物理內(nèi)涵,在光電子器件以及能源器件等方面有重要應(yīng)用。二維原子材料/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)是范德華異質(zhì)結(jié),區(qū)別于傳統(tǒng)的pn結(jié);在范德華異質(zhì)結(jié)中二維原子材料的費(fèi)米能級(jí)能夠被獨(dú)立調(diào)節(jié),這使得二維原子材料/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)可以成為未來(lái)集成電路和光電子器件的新基礎(chǔ)。本文主要基于石墨烯和二硫化鉬的特殊物理,研究其與砷化鎵形成的異質(zhì)結(jié)在光電探測(cè)器和太陽(yáng)能電池方面的應(yīng)用,具體做了以下幾點(diǎn)研究:
1、通過(guò)微機(jī)械剝離
2、法和化學(xué)氣相淀積法制備大面積單層石墨烯和二硫化鉬,并利用微納工藝制備二維原子材料與半導(dǎo)體器件。
2、在二硫化鉬/砷化鎵異質(zhì)結(jié)間插入氮化硼層,異質(zhì)結(jié)在形成過(guò)程中的電荷轉(zhuǎn)移,再通過(guò)化學(xué)摻雜改變二硫化鉬的費(fèi)米能級(jí),使二硫化鉬/砷化鎵異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的PCE從4.82%增加到7.15%。
3、二硫化鉬/砷化鎵異質(zhì)結(jié)自驅(qū)動(dòng)光電探測(cè)器,對(duì)可見(jiàn)光有很高的敏感度,結(jié)合氮化硼層原子界面能帶設(shè)計(jì)與量子點(diǎn)光摻雜技術(shù),響應(yīng)度和探測(cè)度可達(dá)到5
3、82 mA/W和3.2×1014cm·Hz1/2/W。
4、利用150nm的金顆粒旋涂在MoS2/GaAs異質(zhì)結(jié)表面獲得了等離子增強(qiáng)的MoS2/GaAs光探測(cè)器,對(duì)于635nm的入射光響應(yīng)率達(dá)到1.05 A/W,相比較不用金顆粒的MoS2/GaAs異質(zhì)結(jié),響應(yīng)度提高了20%。未來(lái)采用不同直徑金納米顆粒,將進(jìn)一步提升異質(zhì)結(jié)的響應(yīng)度,達(dá)到商業(yè)化產(chǎn)品功能。
5、通過(guò)設(shè)計(jì)石墨烯/絕緣層/石墨烯的柵極結(jié)構(gòu)來(lái)改變石墨烯的費(fèi)米能級(jí)
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