|
|
| Κωδικός Πόρου |
000403270 |
| Τίτλος |
Study of visible and infrared sensors based on two dimensional materials |
| Άλλος τίτλος |
Μελέτη αισθητήρων ορατής και υπέρυθρης ακτινοβολίας βασισμένους σε διδιάστατα υλικά |
|
Συγγραφέας
|
Σταυρακάκη, Αλεξάνδρα Γ.
|
|
Σύμβουλος διατριβής
|
Γεωργακίλας, Αλέξανδρος
|
|
Μέλος κριτικής επιτροπής
|
Χατζόπουλος, Ζαχαρίας
Σαββίδης, Παύλος
Δεληγεώργης, Γεώργιος
|
| Περίληψη |
Η παρούσα εργασία έχει ως στόχο την κατασκευή και μελέτη της λειτουργίας αισθητήρων ορατής και υπέρυθρης ακτινοβολίας οι οποίο βασίζονται στη χρήση δισδιάστατων υλικών και πιο συγκεκριμένα στο δισουλφίδιο του μολυβδαινίου (MoS2). Η λειτουργία των αισθητήρων σε συνθήκες ακτινοβόλησης, βασίζεται στην απορρόφηση φωτονίων με ενέργεια μεγαλύτερη από το ενεργειακό χάσμα του αγωγού και στη δημιουργία φορέων (ζεύγη ηλεκτρονίων - οπών). Οι φορείς αυτοί έπειτα ωθούνται προς τα αντίστοιχα ηλεκτρόδια με την εφαρμογή τάσης (φωτόρευμα).
Το δισουλφίδιο του μολυβδαινίου αποτελεί μέλος των δισδιάστατων διχαλκογενών μετάλλων μετάπτωσης (transition metal dichalcogenides - TMDs) τα οποία έχοντας εξαιρετικές ηλεκτρικές και οπτικές ιδιότητες έχουν οδηγήσει σε πληθώρα οπτοηλεκτρονικών διατάξεων που έχουν μελετηθεί τις τελευταίες δεκαετίες.
Στη εργασία αυτή, το MoS2 χρησιμοποιήθηκε μέσω υγρού εναιωρήματος όπου μικρά τμήματα (nanoflakes) του υλικού βρίσκονται μέσα σε υγρό διαλύτη (αιθανόλη και νερό). Μετά την εναπόθεσή του πάνω στο υπόστρωμα, το υλικό χαρακτηρίστηκε μέσω της φασματοσκοπίας Raman όπου εκτιμήθηκε η ύπαρξη τριών επιπέδων τα οποία δομούν τα κρυσταλλικά τμήματα του υλικού.
Το επόμενο βήμα για την μελέτη των αισθητήρων ήταν η εναπόθεση μεταλλικών ηλεκτροδίων πάνω στο ενεργό υλικό (MoS2) για την κατασκευή των διατάξεων. Στη πρώτη σειρά δειγμάτων τα μέταλλα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν πλατίνα (Pt) και τιτάνιο (Ti) ενώ το υπόστρωμα αποτελείται από πυρίτιο με ένα στρώμα οξειδίου του πυριτίου (Si/SiO2). Στη δεύτερη σειρά δειγμάτων, χρησιμοποιήθηκαν μέταλλα χρυσού (Au) ενώ χρησιμοποιήθηκε εδώ υπόστρωμα από γυαλί.
Κατά τον ηλεκτρικό χαρακτηρισμό οι διατάξεις με την ασύμμετρη μεταλλοποίηση (Pt/Ti) παρουσίασαν μια συμμετρική και μη γραμμική εξάρτηση του ρεύματος σε συνάρτηση με την τάση σύμφωνα με τις μετρήσεις των χαρακτηριστικών Ι - V. Στη δεύτερη σειρά δειγμάτων με ηλεκτρόδια χρυσού (Au) παρατηρήθηκε μια συμμετρική συμπεριφορά των Ι - V χαρακτηριστικών, αντίστοιχη ωμικών επαφών μεταξύ των μετάλλων με τον ημιαγωγό (MoS2). Υπολογίστηκε μια σχετικά μικρή τιμή για την αντίσταση χαρακτηρίζοντας την διάταξη ως αρκετά αγώγιμη.
Επόμενο βήμα της συγκεκριμένης μελέτης ήταν η διερεύνηση της λειτουργίας των διατάξεων σε συνθήκες ακτινοβόλησης. Η δέσμη laser που χρησιμοποιήθηκε για τη διέγερση έχει μήκος κύματος λ = 405nm. Όσον αφορά στα πρώτα δείγματα (ηλεκτρόδια Pt/Ti, με υπόστρωμα Si/SiC^) παρατηρήθηκε μια μη γραμμική εξάρτηση των τιμών του φωτορεύματος σε συνάρτηση με την ισχύ της προσπίπτουσας ακτινοβολίας καθώς και μια σημαντική συνεισφορά από το υπόστρωμα πυριτίου (Si). Κατά την ακτινοβόληση των επόμενων δειγμάτων (ηλεκτρόδια Au πάνω σε υπόστρωμα γυαλιού), παρατηρήθηκε μια γραμμική εξάρτηση του φωτορεύματος σε συνάρτηση με την ισχύ της ακτινοβολίας απ' όπου υπολογίστηκε η απόκριση των διατάξεων (Responsivity) της τάξης των nA/W.
|
| Φυσική περιγραφή |
108 φύλλα : πίν., σχήμ. εικ. ; 30 εκ. |
| Γλώσσα |
Αγγλικά |
| Θέμα |
MoS2 |
|
Photocurrent |
|
Photodetectors |
|
Responsivity |
|
Αισθητήρες |
|
Απόκριση |
|
Δισουλφίδιο του Μολυβδαινίου |
|
Φωτόρευμα |
| Ημερομηνία έκδοσης |
2016-11-18 |
| Συλλογή
|
Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Φυσικής--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
|
|
Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης
|
| Εμφανίσεις |
428 |
Study of visible and infrared sensors based on two dimensional materials
