具体测试对象:
二维半导体材料光电探测器、范德华异质结光电探测器
二维材料/量子点复合光电探测器、二维钙钛矿光电探测器、拓扑绝缘体光电探测器等
原理:在无光照条件下,对二维材料探测器施加直流偏压,通过精密源表测量流过器件的暗电流。暗电流来源于材料本征热激发载流子、缺陷辅助隧穿电流及电极接触处的载流子注入,其幅值与偏压的依赖关系反映器件结特性与载流子输运机制。
作用:评价二维材料探测器的暗态功耗水平、整流特性及噪声基底。可分析二维材料缺陷密度与金属-半导体接触质量;评估栅压对暗电流的调控效果;为器件工作点选取、信噪比预估及材料工艺优化提供基础电学参数。
二维材料探测器须制备电极形成可靠接触,器件结构须明确(光电导型、肖特基结型或场效应晶体管型)。材料表面须洁净,无光刻胶残留或转移聚合物污染。测试须在严格屏蔽暗箱中进行以消除环境光激发载流子。偏压扫描范围须控制在器件击穿电压以内。若器件含栅极,栅介质漏电流须远小于沟道暗电流。测试环境须控温,避免温度波动引起暗电流漂移。
3.1环境光对暗电流的高估效应。
二维材料带隙覆盖可见至红外波段,微弱杂散光即可激发显著光电流,叠加于真实暗电流之上。测试须在绝对暗箱中进行,并以黑布或金属箔包裹所有观察窗口,必要时采用暗室红灯照明并验证其对器件无光响应。
3.2表面吸附物引起的电流漂移。
二维材料高比表面积特性使其对气氛极为敏感,氧气和水分子吸附诱导p型掺杂或形成电荷陷阱,暗电流随时间持续漂移,稳态难以建立。须在真空或干燥惰性气氛中进行测量,并等待电流稳定后记录数据。

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