单层MoS2光电探测器的制备和性能调控

　　二维过渡金属硫化物(2D-TMDS)材料(如M0S2、WS2、SnS2> NbS2)具有优异的光 学、电学、光电学、力学等性能，材料厚度为0.1?Inm,具有理想的半导体带隙(1.5-2.1 eV),以及强烈的光-物质相互作用，成为下一代微型、高灵敏度、高稳定、透明性的光电 探测器的理想材料。

对单层MoS2光电探测器进行氧等离子处理，氧等离子处理工艺是：将制备出的单层MoS2光电探测器放置于低温氧等离子环境中，氧等离子体机的放电功率均设置为10 W, 通入氧气后保证反应腔体中压力保持在25 Pa,处理时间2 s。

　　实验结论

　　通过氧等离子处理前后的拉曼、光致发光以及器件性能的变化分析了氧等离子处理的 原理。首先氧等离子处理前后拉曼光谱显示两个特征峰出现的位置没有较大变化，仅是特 征峰强度均有较大地降低，这是因为氧等离子处理后，MoS2表面的缺陷位置被掺入氧原 子实现了缺陷位氧原子的化学吸附以及反应生成多种Mo的氧化物，导致S-Mo之间的振 动强度减小；其次，光致发光光谱显示氧等离子体处理后特征峰的强度有较大的增加，这 是因为掺入的氧原子相当于对单层M0S2进行p型掺杂，MoS2的n型半导体特性表明材 料内部自由电子(n)数量大于空穴(p)数量，p型掺杂使得在材料在光激发作用下产生的电 子-空穴对(中性粒子)数量增加，激子数量增加使得光致发光强度增加。

　　氧等离子体处理不仅具有P型掺杂作用，也可以通过刻蚀衬底表面的作用而降低材料 的表面粗糙度。因此分析探测器输出的电流增加的原因可能是氧等离子体处理可以很好地 去除掉在制备单层M0S2光电探测器过程中引入的有机杂质。这些有机杂质的存在增大了 M0S2的表面粗糙度，电流传输过程中载流子的散射现象增强从而降低了器件的电流传输效率