Characterizations of Topological Sb2Te3/Bi2Te3 Heterostructures and the application for photodetector

論文翻譯標題: 拓樸絕緣體Sb2Te3/Bi2Te3異質結構光電性質研究與光偵測器應用
  • 陳 建睿

學生論文: Doctoral Thesis

摘要

本實驗以MBE系統在sapphire (0001)基板成長三維拓樸絕緣體Sb2Te3與Bi2Te3,並進一步將其成長為Sb2Te3/Bi2Te3雙層異質結構,拓樸具有絕緣的體能態與導電的表面態,為了更深入研究表面態的傳輸行為與元件的潛力,需要將fermi level 由價帶調控至dirac point附近,此時表面態(surface state)將取代體態(bulk state)成為傳輸主導。要達成這個目的Sb2Te3/Bi2Te3雙層異質結構是個好方法,兩者結構、晶格常數接近,成長上較容易,所以首先我們進行樣品成長的研究,並以多種儀器檢驗成長品質。 接著要驗證fermi level與surface state關係需藉由ARPES進行分析,分析過程中的確fermi level達到dirac point,但因為ARPES只能分析表面無法分析樣品整體,所以需做hall bar元件並以霍爾量測檢測其電性,因Sb2Te3/Bi2Te3兩者分別為n/p-type,隨厚度的調控可使兩者相互擴散在介面處形成三元合金,並調控fermi level位置,在整體carrier type轉變的時候,即為fermi level最接近dirac point的厚度。 另一方面,在光偵測器元件的量測上,原本拓樸絕緣體因為能隙極小,缺乏阻止載體快速復合的障礙,所以難以量測其光學性質,不過Sb2Te3/Bi2Te3異質結構會在介面處形成p-n junction,可有效抑制照光時產生的電子電洞對複合,而在調控厚度進行電性量測實驗中,carrier type轉變的同時,此厚度應會有最大的空乏區產生,而其產生的內建電場將有效使光電流提升,可有效提升拓樸絕緣體在光學上的應用價值,而本實驗也成?證實在電性量測上的carrier type轉變位置,即為光學量測上光響應最大值的所在。
獎項日期2019
原文English
監督員Sheng-Hao Tseng (Supervisor)

引用此

'