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二维材料是指厚度只有单个或几个原子层,层与层之间通过范德瓦尔斯力结合且表面不存在悬挂键的一类材料,正是由于二维材料的低维特征诱发的奇异物理特性,此类材料获得广泛关注。研究表明二维材料在光电传感、能量存储、高频电子器件以及生物医药等领域存在巨大应用前景。二维材料带隙覆盖范围广,种类丰富,研究人员已经提出并深入研究了多种基于二维材料高性能光电探测器。本论文的工作主要围绕高性能二维光电探测来开展,具体包括:1.制备了有机铁电材料P(VDF-TrFE)调控的高性能二维In2Se3光电探测器。研究表明,P(VDF-TrFE)作为栅介质对In2Se3的调控作用明显强于Si02背栅,二者调控下In2Se3的电流开关比分别是25和1.7。此外,In2Se3与金属电极Cr/Au的欧姆接触比Cr/Ag好,主要源于金属与In2Se3功函数的匹配。最终,利用铁电P(VDF-TrFE)调控的光电探测器具有高灵敏,快速宽光谱响应等特征。器件响应率达25 A/W,响应时间为165μs,探测波长范围从可见到短波红外(1550 nm),该器件较传统氧化物介质调控的光导型光电探测器性能显著提升,其中P(VDF-TrFE)起了至关重要的作用。利用有机铁电材料P(VDF-TrFE)的剩余极化,可以在In2Se3沟道中形成高达109V/m的强局域场,这个电场可有效抑制器件暗电流,进而提高了器件灵敏度。另外,源于铁电极化的强电场压缩了 In2Se3带隙,使由带隙决定的探测波段被拓宽到了短波红外(1550 nm),这种用铁电场调控二维材料的方法为提高二维材料光电探测器的性能提供了思路。2.在ITO/Al2O3衬底上实现了高灵敏MoS2光电探测器。我们在ITO/Al2O3衬底上构建了不同厚度的MoS2光电探测器结构,单层和少层MoS2场效应结构器件的转移特性电流开关比分别是109和105。基于该结构,通过退火和提高迁移率,少层MoS2器件的响应率高达2.7×104 A/W。本文分析了此类器件光电流产生机制,分别用光电导效应和光伏效应的光电流公式精确拟合了栅压为-2.5 V和3V下的光电流与入射光功率关系,获得了决定其光电流起源的特征参数。研究结果表明,当栅压小于阈值电压时,光电导效应占主导;栅压大于阈值电压时,光伏效应占主导。进一步通过分析器件的响应时间特征验证上述结论,得到栅压为-2.5 V和3 V时的响应时间分别是90μs和200μs。由于光伏响应占主导时,界面处陷阱态捕获光生空穴,从光照至无光照过程中,空穴释放需要一定时间,所以响应时间慢,但是正是由于缺陷态的存在,使得此时的响应率更高,其本质原因是缺陷态诱发的光电导增益。上述两个研究工作基于两种结构,实现了高灵敏光电响应,为设计二维材料的新型光电探测器提供了新思路。