摘要
与光电探测技术所关联的材料及器件方面的研究长久以来都处于科研领域的前沿，如今微型化、高性能的自驱动光电探测器在现代信息化社会更是受到前所未有的关注。鉴于二维WSe2为代表的TMDCs拥有的超薄特性且带隙可调等优点及层间通过范德华力互连的特殊物理结构，因此可直接堆叠范德华异质结以实现原子级的功能集成，由此获得的光电器件在下一代电子及光电子器件等领域必将展现出巨大的发展潜力。本文主要以WSe2和SnS2为研究对象，借助干法转移技术构筑了不同的异质结型光电探测器。开展主要研究工作如下： 本文借助微机械剥离法制备了WSe2超薄纳米片，对其基本光电特性进行性能表征。使用单一WSe2薄片构筑的高性能光电探测器暴露在较低功率密度的入射光下展现出优良的光电响应,低功率密度单色光下（1mW/cm2@405nm），光电检测器表现出19.76A/W光响应度及6.1×103%的外量子效率。为接下来相关异质结研究工作奠定了实验基础及工艺基础。 设计并构筑WSe2/SnS2范德华异质结，研究该异质结在不同能带变化情况下的光电特性。由于WSe2/SnS2范德华异质结内部存在较高的势垒，器件暗电流得到有效抑制。上述测试条件下，器件具有优异的光伏性能（填充系数32.46%），无偏压时响应度为562.5mA/W，外量子效率为172%。同时揭示了光伏效应下该异质结界面载流子传输变化规律。对该异质结能带及载流子输运行为的分析为后续深入探索指明了方向。 设计并构筑WSe2/Graphene/SnS2范德华异质结，研究两种不同结构的异质结光电探测性能且认真分析其内在工作机理。上述测试条件下光伏器件的暗电流进一步下降至pA级，在不影响光电探测性能（其中Rλ为1A/W，EQE为350%）的同时噪声有效降低。适当调整材料堆叠位置后器件自驱动能力得以加强（填充因子可提升至42%），这主要归因于无带隙的Graphene引入改变了其内部载流子输运平衡。最后提出未来优化器件的方案，为构筑新型自驱动光电器件的工作提供思路。
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