【摘 要】
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二维半导体材料由于具备优异的电子和光电子特性,被认为是最有可能替代硅基材料的新一代材料。硒化铟（In2Se3）是一种具有结晶多态性和多种优异电子特性的III-VI二元硫族化合物,它的直接带隙（2.09 e V）既允许高吸收系数,又可以在光激发下有效生成电子-空穴对,这在光伏和光电导探测器等应用中引起了极大关注,被认为是用于光伏器件、光电、相变存储器和离子电池的有前途的材料。这里我们通过引入内建电场
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二维半导体材料由于具备优异的电子和光电子特性,被认为是最有可能替代硅基材料的新一代材料。硒化铟（In2Se3）是一种具有结晶多态性和多种优异电子特性的III-VI二元硫族化合物,它的直接带隙（2.09 e V）既允许高吸收系数,又可以在光激发下有效生成电子-空穴对,这在光伏和光电导探测器等应用中引起了极大关注,被认为是用于光伏器件、光电、相变存储器和离子电池的有前途的材料。这里我们通过引入内建电场,构建了基于γ-In2Se3薄膜的高性能光电晶体管探测器,显著提升了器件性能,并成功应用于心率检测中。具体研究成果如下:1.利用高纯In2Se3靶材,通过磁控溅射在Si O2/Si基底上沉积薄膜。拉曼光谱表明产物为γ-In2Se3薄膜。AFM分析表明产物γ-In2Se3薄膜具有较为平整的表面,均方根粗糙度约为1.8nm,厚度为61 nm。2.构建了γ-In2Se3/Si异质结光电晶体管探测器。电学分析表明,在γ-In2Se3和Si间内建电场的作用下,器件在365-970 nm范围内具有较宽的光响应,同时,器件的性能得到了很大程度的增强,与没有内建电场的γ-In2Se3器件相比,光电流提升了接近两个数量级,暗电流降低了一个数量级,在450 nm处分别呈现10.24 A/W和8.63×1012Jones的响应度和比探测率。器件在面对快速变化的光信号时表现同样出色（上升时间τr/下降时间τf为0.76/0.85 ms）。3.使用γ-In2Se3/Si异质结光电晶体管探测器,采集660 nm LED光透过手指的光信息,成功实现了心率检测。该探测器的心率检测结果与商业化的腕带如小米手环测出的心率相比,误差不超过1,表明器件在精确的心率检测方面表现良好,显示了在实时健康监测方面的潜在应用。总之,基于γ-In2Se3薄膜的光电晶体管探测器具有高响应度、低暗电流、高开关比和快响应速度,显著提升了薄膜光电导探测器的性能,也推动了器件在心率检测等实时健康监控领域的应用。
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