硒化鎵薄片的制備與表面拉曼增強及場效應(yīng)器件研究.pdf

1、硒化鎵，作為Ⅲ-Ⅵ族硫?qū)倩衔镏械囊粏T，具有獨特的四層Se-Ga-Ga-Se結(jié)構(gòu)。當(dāng)硒化鎵晶體層數(shù)逐漸減小時，其電子能帶帶隙逐漸增大。硒化鎵薄片層數(shù)少于7層時，它從直接帶隙半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變成間接帶隙半導(dǎo)體。由于其獨特的電子結(jié)構(gòu)，硒化鎵晶體可以實現(xiàn)太赫茲波段的功率輸出，在光電子器件、非線性光學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　硒化鎵材料表面因具有原子級平整，以及非極性特性，可以作為研究表面增強拉曼中化學(xué)增強機制的理想材料。此外以硒化鎵薄片為

2、基礎(chǔ)制備的場效應(yīng)晶體管，在輸運性質(zhì)上有很大的提升空間。本論文從硒化鎵薄片的制備出發(fā)，研究了硒化鎵薄片的表面拉曼增強效應(yīng)和場效應(yīng)特性，共有四章內(nèi)容，簡介如下:
　　第一章為緒論。我們介紹了硒化鎵的發(fā)展歷史、常用的制備方法、結(jié)構(gòu)、基本性質(zhì)以及應(yīng)用的發(fā)展前景。其次，我們簡單介紹了表面拉曼增強和場效應(yīng)晶體管的基本原理以及發(fā)展趨勢。最后概述了研究工作的選題背景和科學(xué)意義。
　　第二章研究了硒化鎵薄片的表面增強拉曼光譜。我們利用機械剝離

3、制備的硒化鎵薄片，將其作為測量分子拉曼信號的襯底，研究其表面拉曼增強效應(yīng)。通過拉曼表征發(fā)現(xiàn)，被探測分子在單層硒化鎵襯底上的拉曼信號最強，并且其拉曼增強效應(yīng)還隨著其層數(shù)的增加而減弱。通過研究被探測分子的厚度與拉曼信號強度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)存在首層效應(yīng)(first-layer effect)現(xiàn)象。結(jié)合此結(jié)果與沉積分子后的硒化鎵PL峰淬滅的現(xiàn)象，我們將硒化鎵的表面拉曼化學(xué)增強機理歸因于分子與襯底間產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移。
　　第三章側(cè)重展示對硒化鎵薄

4、片遷移率的改善研究。我們采用shadow mask方法制備了硒化鎵場效應(yīng)晶體管，研究其輸運性質(zhì)。根據(jù)硒化鎵的能帶結(jié)構(gòu)以及不同金屬的功函數(shù)，我們選用金屬鈀作為金屬電極，減小金屬-半導(dǎo)體界面接觸電阻，提高硒化鎵FET電學(xué)性質(zhì)。再通過對器件退火，機械剝離殘留的膠帶雜質(zhì)可以得到有效消除，改善了金屬與硒化鎵接觸問題。通過實驗還發(fā)現(xiàn)，退火有利于解決硒化鎵FET的退化問題，在一定程度上恢復(fù)器件性能。我們還采用PMMA/SiO2作為襯底，以期抑制界面散