【摘 要】
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二维体系的范德瓦尔斯异质结常常具有新颖独特的物理现象,在光电子器件和纳米器件领域有着巨大的应用前景。大多数的范德瓦尔斯异质结是由p型或者n型二维材料构建而成,鲜有将二维系统-二维电子气（2DEG）与p型的二维材料结合构建异质结。一个很重要的原因是电子气常常隐藏在界面中,很难与p型材料形成结接触。最近,我们利用Ar+轰击法制备钽酸钾（KTaO3,KTO）上的2DEG恰恰可以解决该问题,并实现了二维材
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二维体系的范德瓦尔斯异质结常常具有新颖独特的物理现象,在光电子器件和纳米器件领域有着巨大的应用前景。大多数的范德瓦尔斯异质结是由p型或者n型二维材料构建而成,鲜有将二维系统-二维电子气（2DEG）与p型的二维材料结合构建异质结。一个很重要的原因是电子气常常隐藏在界面中,很难与p型材料形成结接触。最近,我们利用Ar+轰击法制备钽酸钾（KTaO3,KTO）上的2DEG恰恰可以解决该问题,并实现了二维材料/2DEG范德瓦尔斯异质结的制备。本论文首先采用Ar+轰击单晶KTO（001）制备出高载流子密度的2DEG。经研究发现,其电阻随时间呈线性依赖关系,称为计时器电阻效应,表明在2DEG系统中能够实现自驱动电阻计时器。霍尔效应表明载流子密度的自发下降是产生该效应的主要因素。其次,基于对KTO表面2DEG光电性质的了解,本论文利用Ar+辅助轰击法将其与二维材料黑磷结合构建黑磷/钽酸钾范德瓦尔斯异质结。在低温环境下研究了器件的电输运性质和光电响应,发现该器件具备可充光电导特性。与普通光电导不同的是,该器件产生的光载流子能够在黑暗下将吸收的光能存储起来,黑暗中施加5V偏置电压释放出1.1 mA非常大的光电流,在临界温度之下,异质结满能态与空能态的电流之比高达10~8。同时,能量存储和光电转换是完全是自驱动行为。综上所述,本论文研究的结果不仅在二维电子体系中实现了自驱动的电阻计时器,而且为存储型光电导体和高效光电存储器件开辟了一条新的道路。
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