摘要
近几年来,过渡金属硫族化合物(TMDs)由于其优异的机械、电学、光学和热学等物理性质而越来越引人关注.MoTe2是 TMDs 材料的一种,有着各向异性的晶体结构和高载流子迁移率,其吸收光谱范围能覆盖可见光和近红外区域,因此在电子学和光电子学领域有着巨大的应用潜力.到目前为止,大面积合成高质量的 MoTe2晶体的技术尚未成熟,这使得了MoTe2始终难以应用到实际中去. 针对这些问题,本论文系统研究了CVD生长MoTe2二维原子晶体的技术,并对生长条件和生长机制进行了探索.另外,我们还制备了基于石墨烯/MoTe2/石墨烯垂直异质结构的红外光电探测器,并研究了其在近红外波段的光电探测性能.主要研究成果如下: 1、探索了在SiO2/Si衬底上通过盐辅助法CVD生长MoTe2二维原子晶体的生长条件,系统地研究了生长温度和生长时间对生长结果的影响.经过一系列对比实验比较可得,最佳生长温度和时间分别为750℃和5 min,在对生长条件进行了优化后,最终得到了大面积的1T'MoTe2(尺寸> 100μm)二维原子晶体. 2、在蓝宝石衬底上生长出1T'相MoTe2单晶,并分析了衬底对生长结果的影响. 3、对CVD生长MoTe2的机制进行探讨,阐述了盐辅助法合成MoTe2的必要性,并解释了生长出来MoTe2的结构都是1T'相的原因. 4、利用机械剥离法和机械转移技术制备了石墨烯/MoTe2/石墨烯垂直范德华异质结构,并测试其在近红外波段(800-1800 nm)的连续光谱响应.探测器展现了优异的性能,在λ= 1600 nm和P = 4 mW的激光照射下,响应率R = 217 mA/W,比探测率D* = 4×109Johns,响应时间为47μs.
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