摘要
近年来，光电子技术的迅猛发展，不仅推动集成电路、储存、电池、医疗电子、传感等高科技领域的产业化发展，同时也对材料提出了更高的要求。二维材料作为纳米材料中最具前景的材料类型，具备优异的物理、化学、电学、光学特性，并且在光电子器件、柔性电子、生物医药、催化、能源信息等诸多领域极具应用潜力，以石墨烯、过渡金属硫卤化合物（TMDs）、黒磷（BP）为代表的二维材料目前已经成为各国的研究热点。新兴的二维Bi2O2Se由于其超高的载流子迁移率、高空气稳定性以及合适的禁带宽度而备受关注，在高速、低功耗光电探测领域的应用潜力巨大。然而，高载流子迁移率容易导致高暗电流，严重制约其光电应用，特别是在光电探测器领域。此外，二维材料的转移技术对于器件的构筑十分关键，然而实现低成本、清洁、高保真转移依然面临着较大挑战。 本论文以二维Bi2O2Se为研究对象，对该材料的合成、转移、异质结构制备、光探测器件的应用展开了研究，工作内容可以被概括为两部分： （1）转移技术的优化及异质结的制备：首先，通过化学气相沉积法在氟金云母基底上获得了Bi2O2Se，并进行了拉曼光谱、原子力显微镜、透射谱表征。为了克服传统湿法转移效率低、清洁性差的问题，我们在聚苯乙烯中引入了少量小分子奈，使其在甲苯中的溶解度大大提高，让整个转移过程更加清洁、高效。为了克服二维Bi2O2Se高电导率导致其在光探测领域应用受限的问题，我们采用上述优化的转移方法成功的实现了Bi2O2Se/Bi2Se3异质结的构建。 （2）Bi2O2Se/Bi2Se3异质结结构光电性能表征：完成异质结的构建后，我们对其进行了光电性能及工作机制展开了研究。结果表明，得益于较大的结势垒，Bi2O2Se暗电流过大的问题得以缓解，器件的暗电流即使在-5V偏压下也只有10-10A。此外，该器件表现出了优异的光电性能，最大电流开关比超过3000，响应速度最快可达45ms，响应波长从可见覆盖到近红外波段，最远可达1450nm。为了更深刻的理解器件在不同偏压条件下（零偏、反偏、正偏）光电流的产生与电荷的转移机制，我们通过能带理论并结合开尔文探针力显微镜表征对器件的工作机制进行了详细分析。该工作为高质量宽光谱、自供电型光电探测器的构建提供了参考。
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