Er掺杂WS2的制备及光电特性研究

化学气相沉积(CVD)是大尺度二维材料生长的有效方法,但CVD过程不可避免地会产生高密度的空位缺陷,影响材料的光电性能.本文利用碱金属卤盐辅助CVD法直接在p型Si(111)衬底上生长了毫米尺度和原子层厚的WS2.通过在钨源中掺入饱和ErCl3粉末,得到Er掺杂WS2 薄膜(WS2(Er)).结合光学显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱、能量色散X射线光谱、光致发光和拉曼光谱等技术对材料进行表征,结果表明,相比纯WS2,WS2(Er)薄膜的荧光强度获得数量级增长,且中心波长大幅红移.荧光测试表明,相比SiO2衬底上的WS2,在Si衬底上生长的WS2的荧光特性出现了明显的电荷转移效应.基于SiO2 衬底上的WS2 和WS2(Er)场效应晶体管器件的光电测试结果表明,WS2(Er)场效应晶体管的光响应度为 4.015 A/W,外量子效率为 784％,均是同等条件下纯WS2器件的2 000 倍以上.本工作对稀土掺杂二维材料的研究具有一定的参考意义.