近年来基于二维半导体过渡金属硫族化合物如MoS2的光电晶体管被广泛研究。虽然基于单层MoS2的光电探测器表现出较高的响应度, 但是其较低的载流子迁移率也限制了响应时间, 约在秒量级。二维半导体的相互堆垛可以形成具有低缺陷态且空间均匀的范德华异质结构, 是提高二维光电探测器性能的有效途径。基于此本文通过机械剥离转移法构筑MoS2/WSe2垂直pn异质结, 其较强的空间电荷区能有效地分离光生载流子, 所以在自驱动状态下仍具有较好的光电探测能力, 光响应度和探测率分别达到2.12×103 A/W和2.33×1011 Jones, 同时极大地缩短了响应时间, 响应时间达到40 ms。这种二维异质结器件制备方法简易, 性能优异, 在光电子领域具有广阔的应用前景。

二硒化铼(ReSe2)因具有较好的红外光响应和各向异性特性而成为近年来的研究热点。采用盐辅助化学气相沉积技术, 在SiO2/Si衬底上成功合成了大面积的单层ReSe2薄膜, 其尺寸达到80μm。采用拉曼光谱(Raman)、光致发光光谱(PL)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对制备的ReSe2薄膜样品进行了形貌、光谱、厚度和元素成分的表征, 结果表明所制备的ReSe2薄膜晶体质量高。基于单层ReSe2薄膜构筑了场效应晶体管, 系统研究了其光电特性, 结果显示器件的响应时间达毫秒级。

本文主要研究了WS2-MoS2垂直异质结的制备及其光电性能。以氧化钼(MoO3)、氧化钨(WO3)、硫粉(S)作为反应物, 采用改良的一步化学气相沉积法(CVD)实现高质量的WS2-MoS2垂直异质结的制备。使用拉曼光谱仪(Raman)、光致发光光谱仪(PL)、光学显微镜(OM)、原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等设备, 对异质结的形貌、元素组成等进行了表征。最后制备了基于WS2-MoS2异质结的光电探测器, 测量了包括输出特性曲线、转移特性曲线、光电流曲线等光电特性。经测试, WS2-MoS2异质结光电探测器在532 nm激光模式下展现了良好的光响应特性, 使其能应用于高效率的光电子器件的制备, 在微电子学领域具有广阔的应用前景。

为了满足对船舶、桥梁、飞行器等的关键结构进行较大应变范围测量的需要，设计了一种应用低温等离子体技术的多环减敏型光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器。对长为30 mm的三环减敏应变基片进行有限元分析，在传感器结构左右端面上各施加0.083 mm的位移，经计算可得，栅区的应变约为1700 με，结构的减敏系数为2.91。在实验中设置两组传感器进行对照实验，采用低温等离子体技术对其中一组传感器的栅区表面进行扫描处理，另外一组栅区不做处理，验证两组传感器在+5000 με以内的传感特性。实验结果表明,等离子体放电扫描处理次数越多,光纤光功率越大。系统平均测量误差约50 με，满量程精度小于0.5%，解决了由于封装过程中栅区端面污染导致的系统标定结果不稳定、线性度差等问题。