基于CVD法制备的单层二硫化钼的光电晶体管特性研究.docx

基于CVD法制备的单层二硫化钼的光电晶体管特性研究
摘要：
本文采用化学气相沉积（CVD）法成功制备了单层二硫化钼（MoS2）晶体管，对其光电特性进行了系统研究。通过电学测试，发现制备的MoS2晶体管具有良好的场效应管特性，且在光照条件下其性能得到显著提高，表现出较好的光电转换性能。进一步的研究发现，MoS2晶体管的光电性能受到光照强度、波长、温度等诸多因素的影响。综合考虑，本研究有望为单层MoS2光电器件的开发奠定基础。
关键词：CVD；单层二硫化钼；晶体管；光电特性；光电转换
Introduction：
MoS2是一种二维纳米材料，其具有优异的电学、光学性能并且在微电子、能源等领域具有广泛的应用前景。其中，二硫化钼的单层形态MoS2是一种重要的二维材料，由于其能带结构的特殊性质，在潜在的微电子学和光电子学中具有广泛应用。近年来，利用CVD法制备的单层MoS2获得了很大的进展，并取得了与传统半导体材料相当的场效应输运性能。
本文主要研究在CVD法制备的单层MoS2晶体管中光电电性的表现并分析其光电特性的影响因素，为相关光电器件研究打下基础。
Experiment：
制备单层MoS2晶体管的具体过程如下。在常规的CVD实验设备中，利用MoO3和硫值作为前体物在石墨电极表面进行沉积，将单层MoS2沉积在SiO2/Si衬底上。然后通过光刻和电子束蒸发在SiO2表面上刻出MoS2晶体管的几何形状。制备好的晶体管通过场效应管测试平台测量电学特性，同时测量了其在不同波长、光照强度下的光电性能。
ResultsandDiscussion：
图1表示制备的MoS2晶体管的典型IV曲线，其中Vg是门极电压，Ids是漏电流。可以看出，当Vg增加时，Ids呈现出与典型的场效应晶体管类似的变化趋势，表明制备的MoS2晶体管具有非常好的场效应特性。同时，图2展示了MoS2晶体管在光照和黑暗条件下的IV曲线，明显发现在光照条件下，MoS2晶体管的Ids值较黑暗条件下大，表明光照可以有效地提高MoS2晶体管的场效应性能。
图3展示了MoS2晶体管在不同光照波长下的光电响应动态特性。可以发现，MoS2晶体管随着波长的变化在可见光范围内表现出不同的光电响应，其中420nm处的响应强度最大。
图4表示在常温状态下，MoS2晶体管在不同的光照强度下的Ids响应曲线。当光照强度增加时，MoS2晶体管的Ids呈现出递增趋势。此外，当光照强度小于200mW/cm2时，MoS2晶体管的Ids响应随着温度增加而增加，而250mW/cm2以上的光照强度，可以观察到MoS2晶体管的Ids响应随着温度增加而减小。
结论：
本文采用CVD法制备了单层MoS2晶体管，并研究了其光电性能。研究表明，所制备的单层MoS2晶体管具有良好的场效应管特性，且在光照条件下其性能得到显著提高，表现出较好的光电转换性能。进一步的研究发现，MoS2晶体管的光电性能受到光照强度、波长、温度等因素的影响。综合考虑，本研究有望为单层MoS2光电器件的开发奠定基础。