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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 吳志毅(Chih-I Wu) | |
| dc.contributor.author | Kai-Lin Chu | en |
| dc.contributor.author | 朱凱麟 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-06-17T03:25:52Z | - |
| dc.date.available | 2020-08-21 | |
| dc.date.copyright | 2020-08-21 | |
| dc.date.issued | 2020 | |
| dc.date.submitted | 2020-08-19 | |
| dc.identifier.citation | [1] G. Konstantatos, Nat. Commun., 2018, 9, 1, 5266. [2] G. Konstantatos, E. H. Sargent, Nat. Nanotechnol, 2010, 5, 6, 391. [3] F. H. Koppens, T. Mueller, P. Avouris, A. C. Ferrari, M. S. Vitiello, M. Polini, Nat Nanotechnol, 2014, 9, 10, 780. [4] M. Buscema et al., Chem. Soc. Rev., 2015, 44, 11, 3691. [5] M. Long, P. Wang, H. Fang, W. Hu, Advanced Functional Materials, 2018, 29, 19. [6] D. Kufer, I. Nikitskiy, T. Lasanta, G. Navickaite, F. H. Koppens, G. Konstantatos, Adv. Mater., 2015, 27, 1, 1761. [7] G. E. Eperon, S. D. Stranks, C. Menelaou, M. B. Johnston, L. M. Herz, H. J. Snaith, Energy Environmental Science, 2014, 7, 3, 982. [8] V. Gonzalez-Pedro et al., Nano Lett., 2014, 14, 2, 888. [9] M. Knupfer, Applied Physics A, 2003, 77, 5, 623. [10] A. Miyata et al., Nat. Physics, 2015, 11, 7, 582. [11] Park, N.-G., Grätzel, M., Miyasaka, T., Zhu, K. Emery, K., Nature Energy, 2016, 1, 16152. [12] A. Swarnkar, A. R. Marshall, E. M. Sanehira, B. D. Chernomordik, D. T. Moore, J. A. Christians, T. Chakrabarti, J. M. Luther, Science, 2016, 354, 92. [13] M. I. Saidaminov, O. F. Muhammed, O. M. Bakr, ACS Energy Lett., 2017, 2, 889. [14] S. Chen, G. Shi, Adv. Mater., 2017, 29, 1605448. [15] Y. Chen, Y. Sun, J. Peng, J. Tang, K. Zheng, Z. Liang, Adv. Mater., 2018, 30, 1703487. [16] Grancini, G. Nazeeruddin, M. K. Dimensional tailoring of hybrid perovskites for photovoltaics. Nat. Rev. Mater., 2018, 1. [17] C. H. Li, C. C. Tsai, M. Y. Liao, Y. A. Su, Nanoscale, 2019, 11, 2608. [18] B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis, Nat. Nanotechnol, 2010, 6, 3, 147. [19] A. Kumar and P. K. Ahluwalia, The European Physical Journal B, 2012, 85, 6,. [20] M. Bernardi, M. Palummo, and J. C. Grossman, Nano Lett., 2013, 13, 8, 3664. [21] D. H. Kang, S. R. Pae, J. Shim, G. Yoo, J. Jeon, J. W. Weem, J. S. Yu, S. Lee, B. Shin, J.-H. Park, Adv. Mater., 2016, 28, 7799. [22] Y. Wang, R. Fullon, M. Acerce, C. E. Petoukhoff, J. Yang, C. Chen, S. Du, S. K. Lai, S. P. Lau, D. Voiry, D. O’Carroll, G. Gupta, A. D. Mohite, S. Zhang, H. Zhou, M. Chhowalla, Adv. Mater., 2016, 29, 1603995. [23] Z. Zhang, F. Sun, Z. Zhu, J. Dai, K. Gao, Q. Wei, X. Shi, Q. Sun, Y. Yan, H. Li, H. Yu, G. Xing, X. Huang, W. Huang, Sci. China Mater., 2019, 62, 43. [24] X. Song, X. Liu, D. Yu, C. Huo, J. Ji, X. Li, S. Zhang, Y. Zou, G. Zhu, Y. Wang, M. Wu, A. Xie, H. Zeng, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 3, 2801 [25] J. He, Y. Yang, Y. He, C. Ge, T. Zhao, ACS Photonics 2018, 5, 5, 1877. [26] H. Wang, X. Wang, Y. Chen, S. Zhang, W. Jiang, X. Zhang, J. Qin, J. Wang, X. Li, Y. Pan, F. Liu, Z. Shi, H. Zhang, L. Tu, H. Wang, H. Long, D. Li, T. Lin, J. Wang, Y. Zhan, H. Shen, X. Meng, J. Chu, Adv. Opt. Mater., 2020, 8, 6, 1901402. [27] Q. Fu, X. Wang, F. Liu, Y. Dong, Z. Liu, S. Zheng, A. Chaturvedi, J. Zhou, P. Hu, Z. Zhu, F. Bo, Y. Long, Z. Liu, small, 2019, 15, 1902890. [28] C. H. Chuang, P. R. Brown, V. Bulovic, M. G. Bawendi, Nat Mater, 2014, 13, 8, 796. [29] C. C. Moura, R. S. Tare, R. O. Oreffo, S. Mahajan, J R Soc Interface, 2016, 13, 118. [30] Y. Wang et al., Adv. Opt. Mater., 2015, 3, 10, 1389. [31] Z. Yang, J. Dou, M. Wang, Two-dimensional Materials for Photodetector, 2018. [32] Z. A. Chen, M. Shiu, J. H. Ma, M. R. Alpert, D. Zhang, B. J. Foley, Nat. Commun., 2018, 9, 1336. | |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/69738 | - |
| dc.description.abstract | 本文主要探究以不對稱之類鹵素分子來取代鈣鈦礦中的X位陰離子，以達成分裂三維鈣鈦礦，並讓其成為二維鈣鈦礦，再藉由二維鈣鈦礦有遠優於其三維時的特性，將其與二硫化鉬結合，形成具有極高光響應率之混合型光偵測器。 內容大致上分為本文所使用之二維鈣鈦礦特性之探討，首先我們將原本用於鈣鈦礦X位的陰離子從鹵素原子換為不對稱類鹵素分子SCN，由於其不對稱的特性，將會導致鈣鈦礦X位失去了連結鈣鈦礦上下層的能力，以造成鈣鈦礦從三維分裂為二維，並對其之物理特性進行探討。第二步則是將二維鈣鈦礦塗佈於二硫化鉬之上，並觀察兩者之間能帶關係所造成的電子轉移，以及二維鈣鈦礦對於二硫化鉬之中的硫空缺進行填補。第三步，將會對此混合型光偵測器進行光電特性上之量測，並觀察到其有相較於過往期刊中鈣鈦礦與二硫化鉬結合之光偵測器有更高的光響應率，並且也有不差的反應時間。最後一步，我們會著重於此元件之穩定性，相較於傳統鈣鈦礦非常差的水、氧耐性，此元件能長期保存於真空中而不劣化，在大氣下也能保存上許多天而不致水解。 而本二硫化鉬/鈣鈦光混合型光偵測器，擁有非常高之光響應率，最大值可在0.5伏特之外加偏壓下達到1.22 x 105 A/W，遠遠高於多數期刊論文中所紀錄之二硫化鉬/鈣鈦礦混合型光偵測器之光響應率。而反應時間中的上升時間，也只需要0.16秒，相較於純二硫化鉬的121.1秒，大大的縮減到了可以於生活中應用的程度。最後該元件在保存了一個月之後，光響應率亦沒有明顯的下降，由此可見該元件可觀之穩定性。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | In this article, we use asymmetric pseudo halide instead of the X-site anion in perovskites to change perovskite from 3D to 2D. Moreover, combining this 2D perovskite and MoS¬2, we can make a hybrid photodetector with high responsivity. First of all, we change the X-site anion in perovskite to an asymmetric pseudo halide anion SCN-. Because of the asymmetric trait, the X-site of the perovskite will lose its ability for connecting layers. We will investigate the physical characteristics of this 2D perovskite in first part. Secondly, the 2D perovskite was spin-coated on MoS2. After that, we focus on the charge transfer phenomenon by the relative band structure between these two material and the sulfur vacancies passivation. Moreover, the performance of this hybrid photodetector shows high responsivity and fast response time. At last, compared with 3D perovsites, this SCN-based 2D perovskite has exceptional stability. It is able to stay stable few days in ambient air. This hybrid photodetector has high responsivity, 1.22 x 105 A/W, by 0.5 V bias voltage, and this performance is higher than the records of perovskite/ MoS2 ¬¬hybrid photodetectors. At the same time, the rise time is also 0.16 s which is an extremely decrease compared with 121.1 s the rise time of pristine MoS2. Furthermore, the responsivity of this device had not obviously degraded more than one month. This indicates the great stability of this device. | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-17T03:25:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 U0001-1808202002363800.pdf: 3825022 bytes, checksum: 6047cb24967df66d5a67a2abc4824539 (MD5) Previous issue date: 2020 | en |
| dc.description.tableofcontents | 目錄 誌謝 i 中文摘要 ii Abstract iii 目錄 iv 圖目錄 vii 表目錄 x 第1章 緒論與介紹 1 1.1 緒論 1 1.1.1 光偵測器之種類與工作原理 2 1.1.2 光偵測器之特性參數[5] 6 1.2 鈣鈦礦介紹及其光偵測器應用 8 1.2.1 鈣鈦礦介紹 8 1.2.2 鈣鈦礦光電轉換機制 9 1.2.3 二維鈣鈦礦 10 1.2.4 不對稱類鹵素分子二維鈣鈦礦 11 1.2.5 無機二維鈣鈦礦 12 1.3 二維材料介紹及其光偵測器應用 12 1.3.1 二維材料-二硫化鉬 (MoS2) 12 1.3.2 MoS2應用於光偵測器 13 第2章 實驗理論與方法 15 2.1 實驗儀器介紹 15 2.1.1 化學氣相沉積 (Chemical Vapor Deposition, CVD) 15 2.1.2 紫外光臭氧清潔機 16 2.1.3 真空熱蒸鍍機 16 2.1.4 光電特性量測分析系統 17 2.1.5 掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)以及電子束微影(Electron Beam Lithography,EBL) 18 2.1.6 紫外光與X射線光電子能譜(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy, UPS X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS) 19 2.1.7 拉曼光譜儀 (Raman Spectrometer) 20 2.1.8 光致發光 21 2.2 實驗方法與流程 23 2.2.1 二硫化鉬轉印技術 23 2.2.2 電子束微影技術 24 2.2.3 電極蒸鍍 25 2.2.4 二維鈣鈦礦之合成與塗佈 26 第3章 二維鈣鈦礦與二硫化鉬混合型光偵測器 27 3.1 研究動機 27 3.2 Cs2Pb(SCN)2X2特性分析 27 3.3 二硫化鉬材料分析 34 3.3.1 二硫化鉬拉曼頻譜與能帶分析 34 3.3.2 二硫化鉬光偵測器 38 3.3.3 轉移曲線(Transfer curve, Id-Vg) 38 3.3.4 光電流與光響應率 39 3.4 MoS2/Cs2Pb(SCN)2Br2 混合型光偵測器 41 3.4.1 二硫化鉬表面改質與鈣鈦礦旋轉塗佈 41 3.4.2 混合型光偵測器元件結構圖 47 3.4.3 轉移曲線(Transfer curve，Id-Vg) 47 3.4.4 光電流與響應率 50 3.4.5 響應時間 56 3.4.6 光致發光頻譜分析(Photoluminescence, PL) 57 3.4.7 X射線光電子能譜分析 59 3.4.8 鈣鈦礦光偵測器、二硫化鉬光偵測器與混合型光偵測器 60 3.4.9 元件穩定性 61 第4章 結論與未來展望 63 4.1 結論 63 4.2 未來展望 63 參考文獻 64 圖目錄 圖 1 1 不同材料之響應時間對響應率[1] 2 圖 1 2 光偵測器工作原理流程圖 2 圖 1 3 (a)光二極體 (b)光導體 (c)混合型光偵測器 結構示意圖 3 圖 1 4 (a)光二極體 (b)光導體 載子傳輸示意圖[2] 3 圖 1 5 (a)未照光 (b)照光下之傳輸機制 (c) Ids-Vg 圖 (d) Id-Vds圖[4] 5 圖 1 6鈣鈦礦結構[7] 8 圖 1 7鈣鈦礦材料的可調整性[7] 9 圖 1 8二維鈣鈦礦[16] 11 圖 1 9二硫化鉬結構示意圖[18] 12 圖 1 10二硫化鉬不同層數之能帶圖[19] 13 圖 2 1 CVD架構示意圖 15 圖 2 2紫外光臭氧清潔機 16 圖 2 3 (a)真空熱蒸鍍機 (b)量測系統示意圖 17 圖 2 4掃描式電子顯微鏡 18 圖 2 5 UPS圖譜及能階示意圖[28] 20 圖 2 6不同能階躍遷對應之散射訊號[29] 21 圖 2 7光致發光機制示意圖 22 圖 2 8實驗流程圖 23 圖 2 9二硫化鉬轉印流程圖 23 圖 2 10元件指叉電極 25 圖 2 11 Cs2Pb(SCN)2Br2塗佈於ITO基板之SEM圖 26 圖 3 1 A-site與X-site關係[17] 28 圖 3 2 Cs2Pb(SCN)2I2與MA2Pb(SCN)2I2光響應比較[17] 29 圖 3 3 Cs2Pb(SCN)2Br2 UPS圖譜 30 圖 3 4 Cs2Pb(SCN)2Br2之螢光頻譜與吸收 31 圖 3 5 Cs2Pb(SCN)2Br2能帶圖 32 圖 3 6 鈣鈦礦排列與GIXD圖[32] 32 圖 3 7 二維與三維鈣鈦礦垂直傳輸 33 圖 3 8二硫化鉬拉曼頻譜 34 圖 3 9二硫化鉬UPS頻譜 35 圖 3 10二硫化鉬光致發光頻譜與吸收 36 圖 3 11二硫化鉬與鈣鈦礦能帶圖 37 圖 3 12 MoS2光偵測器結構示意圖 38 圖 3 13 MoS2光偵測器轉移曲線 39 圖 3 14 MoS2光偵測器Id-Vd curve 39 圖 3 15光偵測器光電流與光響應率 40 圖 3 16二硫化鉬表面疏水性與電漿改質[30] 41 圖 3 17 UV Ozone改質前後對照圖 42 圖 3 18改質前後拉曼訊號對照圖 42 圖 3 19改質前後之二硫化鉬轉移曲線 44 圖 3 20 PFN-Br結構圖 45 圖 3 21鈣鈦礦塗佈於二硫化鉬表面之SEM圖 46 圖 3 22二硫化鉬與鈣鈦礦之混合型光偵測器結構圖 47 圖 3 23二硫化鉬/二維鈣鈦礦的轉移曲線 48 圖 3 24二硫化鉬與鈣鈦礦異質接面能帶關係圖 49 圖 3 25二硫化鉬/二維鈣鈦礦混合型光偵測器不同光強度下的Id-Vd圖 50 圖 3 26二硫化鉬/二維鈣鈦礦混合型光偵測器不同光強度下之Id-Vg圖 51 圖 3 27(a) 暗態之電流機制 (b) 照光產生激子後激子的傳輸 (c) 照光後光電流之產生機制 示意圖 52 圖 3 28二硫化鉬/鈣鈦礦混合型光偵測器店光電流與光響應率對入射能量作圖 54 圖 3 29 量子效率對光強度作圖 55 圖 3 30 (a) 純二硫化鉬光偵測器 (b) 混合型光偵測器 標準化電流對時間圖 56 圖 3 31純鈣鈦礦與二硫化鉬/鈣鈦礦異質結構之PL圖譜 58 圖 3 32純二硫化鉬與二硫化鉬/鈣鈦礦異質結構之XPS能譜 59 圖 3 33二硫化鉬/鈣鈦礦混合型、純二硫化鉬、純鈣鈦礦光偵測器之比較 60 圖 3 34鈣鈦礦在大氣中之穩定性 62 圖 3 35不同光強度下響應率對時間作圖 62 表目錄 表 1 1鈣鈦礦與MoS2光偵測器文獻整理 14 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 二維鈣鈦礦 | zh_TW |
| dc.subject | 光偵測器 | zh_TW |
| dc.subject | 混合型結構 | zh_TW |
| dc.subject | 二維材料 | zh_TW |
| dc.subject | 二硫化鉬 | zh_TW |
| dc.subject | MoS2 | en |
| dc.subject | photodetector | en |
| dc.subject | hybrid structure | en |
| dc.subject | 2D perovskite | en |
| dc.subject | 2D material | en |
| dc.title | 利用不對稱類鹵素分子形成之二維鈣鈦礦結合二維材料之高響應混合型光偵測器 | zh_TW |
| dc.title | High Responsivity Hybrid Photodetector Based on 2D Perovskite with an Asymmetric Pseudo-halide and MoS2. | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 108-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 林恭如(Gong-Ru Lin),吳忠幟(Chung-Chih Wu),陳奕君(I-Chun Cheng),陳美杏(Mei-Hsin Chen) | |
| dc.subject.keyword | 光偵測器,混合型結構,二維鈣鈦礦,二維材料,二硫化鉬, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | photodetector,hybrid structure,2D perovskite,2D material,MoS2, | en |
| dc.relation.page | 65 | |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU202003909 | |
| dc.rights.note | 有償授權 | |
| dc.date.accepted | 2020-08-20 | |
| dc.contributor.author-college | 電機資訊學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 光電工程學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 光電工程學研究所 | |
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|---|---|---|---|
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