摘要
半导体材料碲（Tellurium，Te）被证明是一种新型的拓扑外尔半导体材料，具备独特的各向异性螺旋链晶体结构，窄带隙能带结构、良好的环境稳定性、高载流子迁移率等优异特性，在光电探测技术领域具有巨大应用潜力。现有的碲薄膜合成技术对于设备和环境要求较为苛刻，如何实现高效可控且简易的高质量碲薄膜制备有待进一步探索。本文采用物理气相沉积法系统研究了碲及碲硒复合薄膜的生长工艺，并实现了碲基材料高性能光电导型、异质结型光电探测器的研制。具体研究内容如下： （1）采用物理气相沉积法制备了碲薄膜，并研究了沉积温度对薄膜生长质量的影响。研究表明，薄膜具有良好的结晶性与均匀性，基于碲烯薄膜的光电探测器展现出宽光谱探测能力与热电性能。以聚酰亚胺（Polyimide，PI）为衬底制备了柔性碲烯薄膜光电探测器，器件在多次弯折后具有稳定的光电性能。 （2）通过煅烧法合成SexTe1-x晶体，使用真空热蒸发法制备SexTe1-x复合薄膜，材料表征可知薄膜致密且均匀，Se0.22Te0.78薄膜具有最优的结晶度，且载流子浓度较高。制备了基于Se0.22Te0.78薄膜的光电探测器，器件在808nm光照下展现出快速响应特性（上升时间10μs、下降时间30μs），在1310nm通信波段具有ms量级响应速度，器件3db带宽为3.3kHz，可在5kHz下保持稳定快速响应。 （3）以n型砷化镓（N-typeGalliumarsenide，n-GaAs）为衬底，制备Se0.22Te0.78薄膜/GaAs异质结阵列器件，对其阵列单元进行光电性能测试，器件在650nm光照下的响应度和比探测率分别为84.8mA/W、1.15×109Jones，同时在1310nm处器件展现出30μs的上升时间和50μs的下降时间，相较于光电导器件提升明显。异质结器件的的3db带宽为40kHz，5kHz频率下响应时间提升至10μs。阵列器件光电响应特性均一性良好，最后对其进行成像应用研究。
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