纳米半导体材料制备与器件.pdf

分类号： O469 密级：公开
学校代码：11065 学号：2015020233








学术硕士学位论文
纳米半导体材料制备与器件






作者姓名 贾宪生
指导教师 龙云泽 教授 顾长志 研究员
学 科 物理学
培养单位 物理科学学院
答辩日期 2017 年 5 月 21 日
摘要
自2004年石墨烯被第一次制备出来之后，类似于石墨烯这种具有二维结构的独
特材料便开始被人们所大量关注。相比于块材，二维材料因其独特的结构特点而在
很多方面具有奇异的特性，从而可以在很多领域得到很好的应用。目前，通过自上
而下或者自下而上的方法，已经可以合成各式各样的二维层状材料。甚至，通过控
制二维材料的层数可以控制其物理性质。
石墨烯是零禁带材料，需要使用特定的方法打开带隙,这使得其在电子和光电子
领域的应用受到了很大限制。而相比于石墨烯材料来说，二维半导体材料,尤其是二
维层状金属硫化物半导体，因其合适的禁带宽度使得其成为下一代电子学和光电子
学领域的优秀备选材料。二维层状金属二硫化物通常具有YX2的结构。其中Y代表金
属成分，典型的有钼、锡、钨、镓等。X主要包括硫、硒、碲等。二硫化锡是二维层
状金属二硫化物家族的重要成员，它有着六角的碘化镉型结构(即a = nm, c =
nm, 空间群 P m1)。在过去的研究中发现，二硫化锡在诸
如锂离子电池、可见光催化、场效应晶体管、传感器、光检测器等领域有着优异的
表现。尤其是在光检测领域，基于二硫化锡的光检测器件表现出了快速的反应速度，
大的开关比和好的稳定性等优点。除此之外，作为一种储量丰富且环境友好的材料，
二硫化锡是有商业应用前景的。所以说找到一种高效制备高质量二硫化锡单晶的方
法是很有必要的。
本文通过以下几个部分来讲述：第一部分是二维二硫化锡纳米片的制备，提出
了一种高效率制备高质量二硫化锡纳米片的改进CVD方法：用四温区管式炉对两个反
应源区，反应区和沉积区精确控温，从而达到高效高质量制备的效果。第二部分是
将得到的二硫化锡纳米片分散于SiO2/Si片上，并经过涂胶-电子束曝光-显影定影-
长金属电极等微纳加工工艺做成背栅式场效应晶体管，以及对它的电学性能进行测
试和分析。第三部分是将其应用于405nm波长光检测，得到具有超快响应速度（上升
，），低的暗电流，大开关比，高响应度和高外量子效率
的光检测器件。第四部分是对二硫化锡光检测器件进行性能改进方法的探索。





关键词：二硫化锡；晶体管；光检测；微纳加工
I
Abstract
Two-dimensional （2D）nanomaterials have been widely concerned by researchers
since graphene was fabricated in 2004. Compared with bulk materials, 2D materials can
display extraordinary properties in many fields because of its unique structure. Today
monolayers of various types of layered materials can be synthesized by using