【摘 要】
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黑磷作为二维材料家族中独特的一员,在光电器件领域具有一些特殊的特性,比如:连接石墨烯与过渡金属硫化物带隙空白的桥梁,黑磷具有可调控的带隙（0.3-2 e V）、高的载流子迁移率以及可观的电流开关比（最高达到10~5）。除此之外,黑磷在结构上的各向异性使得它在光、电、热、机械性能方面展现出优异的各向异性。更重要的是,黑磷的带隙能通过外场的作用在较宽的范围内进行调控,这促进了黑磷在光电领域的发展与应用
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黑磷作为二维材料家族中独特的一员,在光电器件领域具有一些特殊的特性,比如:连接石墨烯与过渡金属硫化物带隙空白的桥梁,黑磷具有可调控的带隙（0.3-2 e V）、高的载流子迁移率以及可观的电流开关比（最高达到10~5）。除此之外,黑磷在结构上的各向异性使得它在光、电、热、机械性能方面展现出优异的各向异性。更重要的是,黑磷的带隙能通过外场的作用在较宽的范围内进行调控,这促进了黑磷在光电领域的发展与应用。本论文主要针对黑磷各向异性的光电性质开展了研究工作,利用拉曼光谱仪、半导体特性测试仪配合激光器对黑磷的各向异性及其异质结的光、电性能进行了研究。本文采用机械剥离法制备出层状黑磷,通过微纳加工制备0°～360°四对对称电极并以黑磷作为沟道材料的背栅型场效应晶体管,对层状黑磷的拉曼光谱及其场效晶体管的电学输运特性进行了研究。偏振拉曼图谱结果表明,黑磷三个特征峰强度随偏振角改变呈现180°周期变化;不同角度电极源漏电流表明,黑磷在0°（180°）扶手椅方向附近呈现最大源漏电流;均表现出黑磷各向异性特性。另外,不同电极角度栅压-源漏电流转移特性曲线表明其在45°（225°）和90°（270°）方向呈现微弱双极性,在0°（180°）和135°（315°）方向呈现空穴型输运特性。黑磷场效应晶体管传输曲线呈现出空穴为主的双极性行为,且栅压可以进行有效地调控晶体管输出特性,调控深度远远大于10~2。此外,异质结光电探测器的光电流与光响应率随功率的增加呈现相反的趋势,黑磷/石墨烯异质结光电探测器最大的光响应度达到7.5×10-2 m A/W;而黑磷/二硫化钼最大的光响应度约为9.1×10-2 m A/W。
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