导读:本文包含了紫外光探测器论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:无机材料,生长,紫外,光探测
紫外光探测器论文文献综述
尚慧明,戴明金,高峰,杨慧慧,陈洪宇[1]（2019）在《无机紫外光电探测器材料研究进展》一文中研究指出紫外探测在军事与民用领域的广泛应用吸引了越来越多科研人员对紫外探测器发展的关注。相对于有机材料的分子结构复杂、稳定性较差等劣势,无机材料因具有良好的稳定性、可控生长性等特点,使其广泛应用于紫外探测领域。简要介绍了紫外探测器的发展历程以及探测器类型;着重归纳、评述了典型的无机紫外探测材料及其制备方法,以及其在紫外探测领域的研究与应用现状,具体包括金属氧化物、金刚石、第叁主族氮化物等;最后提出了目前无机紫外探测材料存在的一些问题,如材料的生长、器件的性能,并对其未来发展进行了展望。(本文来源于《中国材料进展》期刊2019年09期）
石志远[2]（2019）在《Ag纳米线/ZnO薄膜紫外光电探测器的制备与光电性能研究》一文中研究指出紫外探测器在国防,航天等领域都有着重要的应用,ZnO因其直接间隙禁带宽度大,本征响应波段位于紫外区,且激子束缚能高,成本较低,为制备紫外探测器的优秀半导体材料。因ZnO为本征n型半导体材料,其同质p型半导体难以实现,无法实现高质量的同质p-n结,探测器的性能较差,响应度较低,本文中利用ALD的方法制备高性能的ZnO薄膜,并用Ag纳米结构的表面等离子激元效应来对传统的光导体结构ZnO紫外探测器进行增强。通过ALD方法制备高性能的ZnO薄膜,并在此基础上制备Ag纳米线/ZnO层结构,研究ZnO在Ag纳米线上的结合形貌,并研究Ag纳米线/ZnO层结构热处理前后变化,并制备Ag纳米线/ZnO薄膜探测器,并研究其光电性能。用ALD沉积制备ZnO薄膜,制备有光学优势的非极性结构的ZnO薄膜,ALD沉积的每循环沉积厚度为0.194nm/cycle,随着ALD沉积的进行,优势晶面逐渐变为(100)晶面。通过热处理的方式ZnO薄膜的氧空位和内部缺陷的得到改善。制备ZnO薄膜紫外探测器,当ZnO薄膜沉积厚度为300个沉积循环时及约58nm时,该ZnO薄膜紫外探测器有着最优异的光电性能,响应度(5V,365nm)为13.3A/W,光探测值为9.6×10~9Jones,光暗电流比为47。当工作电压为5V,对响应光为365nm,有最大的光响应度为15.7A/W,紫外可见抑制比为189倍,响应速度较慢,其响应时间大于400s,有驰豫现象。制备Ag纳米线/ZnO增强型紫外探测器,Ag纳米线/ZnO层热处理温度为600℃的探测器综合性能最好,光响应度(5V,365nm)能达到120.4A/W,光暗电流比能达到6686,光探测值为3.4×10~(11)Jones。随着热处理温度的上升,探测器的响应速度加快。当工作电压为5V,响应光为350nm时,有最大的光响应度为131A/W。紫外/可见抑制比可达1824倍,有很优异的紫外探测性能。当ZnO薄膜沉积厚度为400个沉积循环时及约72nm时,该ZnO薄膜紫外探测器有着最优异的光电性能,响应度(5V,365nm)为365A/W。对比了ZnO薄膜探测器与增强型ZnO薄膜探测器光电性能与其最优响应波长,发现增强型ZnO薄膜探测器光响应值提高了100倍左右。对紫外区域的最强响应波段则发生了蓝移,紫外可见抑制比和光响应速率也有了极大的提高。说明了纳米Ag结构的表面等离子激元效应确实有效增强了ZnO薄膜探测器的光电性能。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
Henri,Guichard[3]（2019）在《对紫外光探测器中ZnO纳米棒掺入Ag@SnO_2核壳纳米颗粒的研究》一文中研究指出紫外光探测器可被用于光波通讯,火灾报警器等多种领域,随着环境问题越来越受关注也可被用于臭氧污染监测。光阳极是紫外光放电的重要组成部分之一。因为氧化锌纳米棒具有生产成本低,导电性好,带隙宽等优点,所以是一种优秀的的光电阳极材料。在这里,我们试图通过加入Ag@SnO_2核壳纳米粒子来增强光电阳极的光诱导电流。光电阳极光诱导电流的增强是由于银纳米粒子固有的局部表面等离子体共振能量转移和氧孔空位的增加。利用光电阳极氧化锌纳米棒制作并测试了不同的紫外光探测器。用铂作为对电极,I~-/I_3~-电偶作为电解质。为了生长氧化锌纳米棒,首先用磁控溅射法在FTO基体上覆盖一层氧化锌种子层,然后用水热法从种子基中生长出纳米棒。在溅射和水热生长过程中种子层被退火二十分钟。通过测试150°C,250°C,350°C和450°C的退火温度,发现了350°C的退火温度提高了纳米棒的结晶度、均匀性和粘附性。X射线衍射和扫描电镜结果表明,氧化锌纳米棒是纤锌矿结构。350°C退火温度下的X射线衍射峰更高,证明纳米棒具有更好的结晶度和均匀性。与未经退火的氧化锌纳米棒相比,由于这些变化,光电流提高了16%。尝试在水热过程中使用两种不同的二价氧化锌离子源,一种使用柠檬酸锌,另一种使用乙酸锌,六亚甲基四胺(HMT)用作还原剂。柠檬酸锌过程中,主要的X射线衍射峰为(100),(101)和(002),这意味着纳米棒呈倾斜状态。另一方面,对于醋酸锌工艺而言,(002)对应的峰最高,纳米棒的垂直方向更好。扫描电子显微镜证实了这些结果。对于乙酸锌工艺,纳米棒的平均直径约为170 nm,长度为25μm。所以最好的结果是醋酸锌,它允许纳米棒更好的纵向生长。纳米棒的质量并不影响电位,但是诱导电流会受到影响,对最好的紫外光探测器而言在3.92 mW的光功率下短路电流为0.529 mA,所以转换效率为6.6%。快速开关灯,电流曲线的形状在照明后出现了快速急剧的下降。纳米棒中结构缺陷产生的空穴陷阱的缓慢恢复速率导致了这种下降。为了提高光电阳极的光诱导电流,我们将不同用量的核壳Ag@SnO_2纳米颗粒掺入不同的壳厚。主要思想是Ag纳米颗粒可以通过等离子体近场增强,等离子体带电转移和弯曲氧化锌半导体的导带来改善氧化锌纳米棒的光电流。然而,当施加电流时,银纳米粒子在I~-/I_3~-介质中并不稳定。因此,为了克服这个问题,银纳米颗粒被二氧化锡介孔壳包裹。本文对银纳米颗粒对氧化锌纳米棒的影响进行了研究,并对等离子体现象作了很好的解释。分析了二氧化锡壳层对等离子体特性的影响,并着重研究了它们对银纳米粒子增强的抑制作用。采用两步法合成了Ag@SnO_2纳米颗粒。第一步是化学还原,在去离子水溶液中制备平均直径为10纳米的银纳米粒子。第二种步是在Ph值为4.5时用锡酸钠将银纳米颗粒包裹在二氧化锡壳上简单的进行沉淀。通过加入不同量的锡酸钠可以控制纳米银粒子上包覆的壳厚。为保证涂层的完整性和不透水性,进行了不同的测试,包括X射线衍射、扫描电子显微镜、吸收光谱和动态光散射。在吸收光谱中,当加入更多的锡酸钠时,观察到表面等离子体共振波长的红移。周围介质的作用解释了银纳米粒子被二氧化锡包覆后的红移,因为它改变了核心粒子周围的介电常数。可以利用Mie理论来分析这些光谱,并以此来理解这些局部表面等离子体共振。周围介质的作用解释了银纳米粒子被二氧化锡包覆后的红移。从这个理论可以计算出局域表面等离子体共振的穿透深度,这种局域表面等离子体共振从纳米颗粒表面和平均壳厚中呈指数衰减。根据计算,加入体积为2 ml,3 ml和4 ml的锡酸钠的厚度分别为2 nm,4 nm和6 nm。为保证涂层质量,还进行了X射线衍射试验和动态光散射试验。在X射线衍射(XRD)中未发现银/锡或银/锡化合物峰,因此银芯和二氧化锡壳层在涂层后保持了它们的结构组织。银纳米粒子以面心立方结构结晶,而二氧化锡壳层呈叁角锡石形态。动态光散射表明壳在核心周围分布均匀,由于涂层后导电率急剧下降,因此在壳体内似乎没有孔,从而确保了Ag纳米粒子进入I~-/I_3~-电解质介质的稳定性。利用动态光散射结果,验证了MIE理论对吸收光谱的计算结果。Ag纳米粒子的平均尺寸为11 nm,加入2.0ml锡酸钠时为13 nm,加入4.0 ml时为17 nm,因此2.0 ml锡酸钠的壳厚应为2 nm,4.0 ml的壳厚应为6 nm,这证实了吸光度试验的计算结果。对于4.0毫升锡酸钠,3nm的差异可以用计算中忽略影响不大的因素的假设来解释,假设壳体积分数与1相比非常小。为了保证核壳纳米粒子的稳定性,我们重复进行了3个月的吸收光谱测量。与单核粒子相反,涂层纳米粒子的吸收光谱在整个过程中保持不变。Ag@SnO_2的核壳掺入由通过将氧化锌纳米棒光阳极浸入不同的Ag@SnO_2水溶液中两小时来完成。使用了叁种不同的溶液,其中两种溶液都是由厚度为2 nm的Ag@SnO_2纳米粒子组成,但这两种溶液浓度不同,一种溶液的Ag@SnO_2纳米粒子的浓度是另一种溶液的两倍。第叁种溶液由10 nm厚的壳型纳米粒子组成,其浓度等于2 nm厚的壳型纳米粒子的最高浓度溶液。为了确保合并是有效的进行了吸收测试和拉曼光谱测试。拉曼光谱证实了Ag@SnO_2纳米粒子的存在性,并且还表明氧化锌纳米棒的晶体结构无明显差异。有趣的是,加入Ag@SnO_2后,拉曼峰增加了10倍,这是由于局部表面等离子体共振增加了光散射。从吸光度测试中发现在400 nm和500 nm波长之间有一个凸起,这个凸起是Ag@SnO_2纳米颗粒表面共振等离子体波的特征,因此它证实了纳米颗粒的掺入,并证明掺入对局部表面等离子体共振现象没有显着影响。在合并完成后,光电阳极样品颜色变黄。掺入核壳Ag@SnO_2纳米颗粒后,光电阳极被组装成紫外线光电探测器,I~-/I_3~-用于电解质,铂用于反电极。然后测量了它们的光电性能,以确定由于加入不同纳米颗粒而产生的改进。从这些测试中,对于每一个含有Ag@SnO_2纳米粒子的光电探测器,测量得出了在光照条件下短路电流的增强。与此同时,暗电流几乎保持不变。通过实验证明,壳层降低了银纳米粒子对氧化锌纳米棒光生电流的增强作用。因为对于相同数量的合并纳米粒子,壳厚为10 nm的纳米粒子显示出0.597 mA的光电流,厚度为2 nm的纳米粒子显示出0735 mA的光电流,光照功率为3.92 mW,光电阳极表面为0.36 cm~2。电位不受合并影响。引起这种增强是因为两个效应:第一,局域表面等离子体共振近场的能量转移,第二是光生电子的复合的抑制效应。根据奈奎斯特曲线,Ag@SnO_2纳米粒子的掺入增加了电解质与光电阳极之间的界面电阻,这意味着在界面上减少了复合速率。它增加了电子寿命。采用厚度为2 nm、浓度为最高的纳米颗粒对纳米颗粒的改性效果最好。紫外光照射下的发电量为0.388 mW。与未合并的紫外光电探测器相比,有45%的增强。当加入Ag@SnO_2核壳纳米粒子的溶液浓度降低时,光电流的增强也降低了。这证实了银纳米粒子局部等离子体增强与氧化锌光敏性改善之间的联系。有趣的是,尽管少量添加的纳米颗粒的电解质与光电阳极之间的界面电阻相同,且没有掺杂,但两种紫外线光电探测器的光电流响应时间形状完全不同。当银纳米粒子被2 nm厚的壳层包裹时,在长时间的光照下,光电流保持稳定,观测得到没有发生衰减。这不仅显示了纳米颗粒的稳定性,也意味着没有银纳米颗粒的减少不是由于电解质界面的复合速率,而是由于纳米棒中的复合速率。当没有掺合物时,当光被打开时,光电流的快速下降是由于阱回收率太慢。然而,当加入Ag纳米粒子时,它们倾向于弯曲氧化锌导带,加速空穴陷阱回收率,并降低纳米棒内的复合。当Ag纳米粒子周围的壳太厚(例如10 nm)时,这种弯曲会减小,并且对空穴陷阱回收没有显着影响。测量了不同阳极的光致发光。当Ag@SnO_2与2 nm厚的壳层结合时,350 nm处的峰值强度与氧化锌导带电子的激发复合相对应,增加了7倍,而10 nm厚的壳层没有增强。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
王贺彬[4]（2019）在《氧化镓微米线的生长及自驱动日盲紫外光探测器性能研究》一文中研究指出Ga_2O_3半导体材料共有六种结构。其中单斜相的β-Ga_2O_3由于具有最好的热力学稳定性,并且可以用作单晶衬底,受到人们广泛的关注和研究。β-Ga_2O_3,禁带宽度为4.9 eV,性能稳定,具有耐高温耐高压,不溶于酸和碱等优良的特性。β-Ga_2O_3的通常被应用在气体探测、电子电力器件和紫外光探测等方面。目前为止,已经报道的β-Ga_2O_3材料具有以下多种形貌:块体单晶、一维的纳米线和纳米带、二维的薄膜和纳米线阵列等。其中,高质量的块体单晶和薄膜难以制备,通常需要昂贵的设备来合成(如MBE、MOCVD等),而纳米结构的材料又不易于操作。因此利用β-Ga_2O_3材料制作器件成本很高。因此制备出高质量,易于操作且低成本的β-Ga_2O_3单晶是非常有意义的。本文通过化学气相沉积的方法,制备出了高质量的β-Ga_2O_3单晶微米线,微米线的平均直径约为10μm,长度最长可达1cm,这样的尺寸肉眼很容易的就可以看见并且可以方便的在肉眼下操作而无需借助昂贵的设备。随后本文通过制作不同结构的探测器,研究了氧化镓微米线的紫外探测性能。本论文分别制作了基于氧化镓微米线的肖特基结构和p-n结结构以研究氧化镓微米线的探测能力。结果如下:首先,我们通过化学气相沉积技术在石英玻璃衬底上制备了超长氧化镓微米线,据观察多数的氧化镓微米线的直径多为10μm,长度多在5-8 mm,最长可达1 cm,而据我们所能查到的文献通常β-Ga_2O_3单晶微米线的长度为百微米级别。通过X射线衍射谱确定该方法制备的Ga_2O_3微米线为单斜相(β)氧化镓单晶且结晶质量较高。从SEM图像可以看出氧化镓微米线表面光滑平整为结晶良好的氧化镓微米线,EDX元素分析确定材料包含O元素和Ga元素。通过HR-TEM图像和选区电子衍射确定我们生长的氧化镓微米线为结晶质量较好的单晶。最后通过紫外-可见吸收谱确定氧化镓微米线对250 nm左右的日盲区域的光具有吸收。其次,我们制作了分别与In和Au接触的光导型光电探测器和肖特基结型光电探测器。并对其探测性能进行了测试。测试结果显示,外加偏压时Ga_2O_3微米线的暗电流非常小,在pA级别,并且具有非常好的光电响应特性,其光暗比可以达到3个量级,但响应时间非常慢,而且需要外加偏压维持运行。Au/Ga_2O_3结构的日盲紫外光探测器可以实现自驱动探测,并且在0 V下具有很高的光暗比和响应度,但由于氧化镓微米线的形貌使得氧化镓和物理方法沉积的薄膜之间难以形成较好的接触,器件的重复率不高。最后,利用p型导电聚合物PEDOTs:PSS与Ga_2O_3结合制备了pn结型光电探测得器。PEDOTs:PSS最初为液态,将其滴在微米线表面后烘干,可以形成良好的接触。在器件制备的前后我们均测试了PEDOTs:PSS的光电特性,结果显示PEDOTs:PSS在任何光照射下均没有光响应,这样其在pn结器件中主要充当空穴传输层而光吸收主要发生在Ga_2O_3材料中,使得所制备光电探测器的探测波段仍处于日盲紫外。经测试器件具有非常好的自驱动日盲紫外光探测性能,在0 V下其响应峰位于250 nm,峰值为2.6 A/W。并且在250 nm光照下,其光暗比可以达到10~4。该探测器不但同In-Ga_2O_3-In相比有了较大的提高(可以进行0 V自驱动探测,响应速度大幅度提高),且具备较高的响应度和异质比,并且超过目前在我们所能查到的国际上已发表的期刊中器件的性能。器件具有较高的0 V下响应度(2.6A/W),且在较小偏压下具有较高的探测度2.2×10~(13) Jones。同时器件具有超高的抑制比:紫外-可见抑制比约10~5,日盲-可见盲抑制比10~4。同时器件还具有较高的响应速度:上升时间315μs,下降时间4 ms。总之,我们通过化学气相沉积方法制备出了长度为cm级,宽度为10μm级的超长氧化镓微米线。该微米线为单晶,而且具有制作成本低、可以在肉眼下用镊子操作的优点,降低了Ga_2O_3单晶材料的应用成本。同时,我们制备了不同类型的日盲紫外光探测器,其中利用p型导电聚合物PEDOTs:PSS与微米线所合成得p-n结探测器,具有2.6 A/W的高响应度和10~5紫外可见抑制比,同时具有很快的响应速度(上升时间315μs,下降时间4 ms)。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
李萌[5]（2019）在《中空多壳层结构SnO_2在紫外光电探测器中的应用》一文中研究指出紫外线对人类的生产生活以及生物的生长发育等都有着巨大的影响,近年来开发研制高探测性能的紫外光电探测器越来越受到科研界及工业界的广泛关注。SnO2半导体具有较大的禁带宽度,以其作为紫外光电探测材料可以较好地避免可见光的干扰,因此被视为是一种理想的紫外光电探测器材料。然而传统的SnO2光电探测器存在光吸收利用率较低的问题,因而其光电响应度和探测度受到了较大的影响。中空多壳层结构(HoMSs)具有丰富的孔结构,有序的壳层排布和多级次的空腔结构,能将光限域在多壳层空腔之中,从而增加光的反射与散射促进材料对光的吸收和利用。纳米空心球结构对入射光形成封闭的回路,光能够沿着球壳内壁进行多次反射散射,避免光线直接穿过球体或是在球体表面吸收和反射,从而可以提高材料对光的吸收效率,这对宽带隙半导体材料尤为重要。因此,SnO2 HoMSs是一种理想的光电探测材料,有望解决传统SnO2光电探测器光电响应度和探测度较低的问题。本文的主要的研究结果分为如下叁个方面:(1)利用次序模板法,采用碱化处理过的碳微球做为模板,通过对前驱体金属离子溶液的浓度、吸附时间以及煅烧程序的调控制备出不同壳层数目的单、双、叁、四壳层SnO2 HoMSs。(2)利用丝网印刷法将单、双、叁、四壳层SnO2 HoMSs制备为薄膜均匀铺设在SiO2/Si基底上,通过真空热蒸镀的方法将Cr/Au电极均匀沉积在HoMSs薄膜表面制备光电探测器。研究发现,随着壳层数目的增多,SnO2 HoMSs光电探测器其探测性能不断提升,其中四壳层SnO2 HoMSs光电探测器的光电探测性能最佳,在入射波长260 nm下电压5 V时其光电流高达231.0 μA,光电响应度R约 1.01 × 104 A/W,外量子效率EQE约5.23 × 106%,探测度D约3.83 × 1012 Jones。其光电响应度、外量子效率、探测度为SnO2纳米粒子光电探测器的35.3,38.4和33.9倍。SnO2 HoMSs光电探测器展现出优异的光电探测性能。(3)光电探测器在轨运行期间会遭遇各种高能宇宙射线,我们研究了单、双、叁、四壳层SnO2 HoMSs以及纳米粒子光电探测器在不同辐射剂量γ射线下的抗辐射性能。实验结果表明,随着辐射剂量的增加,探测器的光电流、光电响应度和外量子效率以及探测度都发生不同程度的衰减,但经过辐照后的单、双、叁、四壳层SnO2 HoMSs以及SnO2纳米粒子光电探测器,其光电流、响应度、外量子效率以及探测度依然为四壳层SnO2 HoMSs光电探测器最高。当γ射线辐射剂量为100 krad时,四壳层SnO2 HoMSs光电探测器其光电响应度2.59 × 103 A/W,而SnO2纳米粒子光电探测器其光电响应度衰减至22.3 A/W。具有中空多壳层结构的光电探测材料具有优异的抗辐射性能。中空多壳层结构为我们设计制备具有优异光电参数和抗辐射性能的新型光电探测器奠定了良好的基础。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)》期刊2019-06-01）
沈绪超[6]（2019）在《基于ZnO纳米复合材料紫外光电探测器的制备与性能研究》一文中研究指出ZnO作为重要的II-VI族直接宽禁带半导体材料之一,由于其特殊的禁带宽度的特性在许多领域有着巨大的发展应用前景,例如环境监测、医疗、生物、监测、军事通讯等方面有着成功的应用。不仅如此,ZnO具有其他许多优势,如原料获得容易且价格低廉,制备方法多种多样,具有良好的物理和化学稳定性,载流子的迁移率高,抗辐射能力好,能够在极端恶劣的条件也能保持良好的性能,并且对环境友好,相比于传统的光电倍增管和硅基紫外光探测器,ZnO作为第叁代紫外光电探测主要材料之一,由于其良好的性能及多方面的优势使其能够有效地降低成本以及对贵重设备的依赖。为了获得光响应好,响应速度快的紫外光电探测器,本文从材料形貌选取和结构设计两方面入手,以ZnO为主要材料构建紫外光电探测器对其进行光电性能测试分析,通过水热法制备得到了不同形貌的ZnO,并进一步制备ZnO薄膜。此外,通过在ZnO薄膜引入g-C_3N_4量子点(QDs)和还原氧化石墨烯(rGO)形成异质结薄膜,在其异质结薄膜表面通过热蒸发制备电极,通过光电性能测试进一步研究其光电性能的变化,为进一步研究ZnO紫外光电探测器提供了实验参考。本文创新点以及主要研究成果如下:1.通过旋涂的方法在以Al_2O_3为基底材料的叉指电极上制备了的不同形貌的纳米ZnO薄膜,探索了不同形貌对ZnO光电性能的影响,得出了其不同形貌ZnO薄膜性能比较,其中ZnO纳米线性能最好,其次为ZnO纳米多孔球,而ZnO颗粒的性能最差。这主要是由于一维纳米线具有大的比表面积,并且载流子迁移速度更快。2.通过旋涂的方法在以柔性PI为基底材料的叉指电极上制备了ZnO纳米线薄膜,随后通过数次滴加g-C_3N_4 QDs溶液以旋涂方式制备得到异质结薄膜,最后通过热蒸发在异质结薄膜一侧制备电极构建了异质结光电探测器,通过光电性能测试比较,相对于纯ZnO纳米线,光响应率提高了将近10倍,并且响应速度也得到了明显提高,同时对于柔性器件也具有良好的性能稳定性。3.通过旋涂的方法在以柔性PI为基底材料的叉指电极上制备了ZnO纳米线薄膜,随后通过数次滴加还原氧化石墨烯(rGO)溶液以旋涂方式制备得到异质结薄膜,最后通过热蒸发在异质结薄膜一侧制备电极构建了异质结光电探测器,通过光电性能测试比较,相对于纯ZnO纳米线,光响应率提高了将近4.5倍,并且响应速度也得到了大幅度的提高,同时对于柔性器件也具有良好的性能稳定性。(本文来源于《长春工业大学》期刊2019-06-01）
卓然然[7]（2019）在《范德华异质结紫外光电探测器的设计与性能研究》一文中研究指出自石墨烯被发现以来,具有原子层级厚度,层间范德华力堆迭和表面无化学悬挂键等特性的二维层状纳米材料展现出一系列优异的光电性质,从而受到研究人员的高度重视,并被广泛应用于各类电子和光电子器件中。在范德华力结合的层状材料中,结构和电子多样性的出现为基础科学研究和应用器件设计开辟了新的途径,为探索新奇的物理现象和内在机制提供了一个理想的研究平台。在种类繁多的二维材料体系中,二维过渡金属硫属化物(TMDs)由于其良好的化学稳定性、高载流子迁移率和层数依赖的可调带隙,成为制备光电子器件的理想材料。其中,二硫化钼(MoS_2)是目前TMDs中研究最为广泛的二维材料,当其层数由块体减少至单层时,MoS_2由1.2 eV的间接带隙半导体转变为1.9 eV直接带隙半导体。另外,作为新发现的贵金属硫化物,二硒化铂(PtSe_2)具有更宽的可调带隙,其单层带隙为1.2 eV,双层带隙为0.21 eV,块体材料为半金属零带隙。这些优异的光电特性为设计构建高性能光电探测器提供了良好的材料基础。目前基于不同结构和探测机理的二维纳米光电探测器已经被成功制备,器件展现出良好的探测性能,并已经实现了从紫外光,可见光和红外光到太赫兹体系的探测。尽管拥有上述优点,二维层状纳米材料及其光电探测器件也存在一些不足之处。例如,二维材料拥有较低的光学吸收系数;存在显着的激子效应,极大阻止了光生电子-空穴对的分离。此外,一些二维材料在大面积制备方面仍然存在挑战。设计构建二维/叁维(2D/3D)混合维度范德华异质结器件是解决上述问题的有效途径。这是因为:二维纳米材料的光学吸收和光谱选择性受到其超薄性质和材料可用性的限制,而3D材料的选择范围较广,能提高异质结器件的的光谱选择性,同时获得更强的器件功能;2D材料表面无悬挂键,与3D材料通过范德华力结合,摆脱了晶格匹配的限制更容易形成异质结结构。因此,构建2D/3D混合维度范德华异质结通常能够实现更强的光吸收和光生载流子的分离,从而实现较高的响应度和较快的响应速度,制备出高性能光电探测器。紫外光电探测器在通信、化学分析、军事预警等领域具有重要的应用价值,因此研究人员一直致力于探索制备高性能紫外光电探测器。宽禁带半导体材料不仅在紫外光波段有很高的吸收,而且对可见光和红外光有很好的屏蔽,逐渐成为制备紫外光电探测器件的主体材料。其中,作为第叁代半导体材料,氮化镓(GaN)的禁带宽度为3.4 eV,具有良好的耐辐射性、高热导率和化学稳定性,是制备紫外光电探测器的热点材料之一。同时,为了进一步实现日盲紫外的探测,就必须寻找具有更宽带隙的半导体材料。β相氧化镓(β-Ga_2O_3)的禁带宽度为4.9 eV,而且具有较大的光吸收系数、高的化学稳定性和热稳定性,是构建日盲探测器的理想材料。综上所述,本论文分别采用热分解法和磁控溅射-硒化法制备出大面积的二维MoS_2和PtSe_2薄膜,并与叁维GaN、β-Ga_2O_3分别构建了混合维度范德华异质结紫外光电探测器,同时对其光电探测性能进行了系统研究,主要研究成果如下:一、利用热分解法在CVD管式炉中成功制备了大面积的二维MoS_2薄膜,并通过改变旋涂参数成功调控了MoS_2薄膜的层数。通过XRD、Raman、AFM、XPS等仪器设备对所制备的薄膜进行了形貌、结构和成分等表征,结果表明成功制备出面积大、质量高、层数可控的二维MoS_2薄膜。二、采用磁控溅射-硒化法,成功制备了大面积的二维PtSe_2薄膜,通过控制溅射Pt薄膜的厚度调控PtSe_2层数。在GaN衬底上原位生长PtSe_2薄膜从而构建PtSe_2/GaN异质结。通过XRD、Raman、AFM、XPS、TEM对所制备的薄膜进行了表征,结果表明:我们制备出了大面积、高质量、层数可控的二维PtSe_2薄膜。叁、设计构建了一种基于MoS_2/GaN异质结的紫外光电探测器。该器件在紫外光照下具有显着的光伏效应,因此可以实现自驱动紫外光电探测。该探测器在265 nm、功率为2.4 mW/cm~2的紫外光照射下,可获得高达10~5的电流开关比,当光功率降到2μW/cm~2时,电流开关比也能达到10~3。此外,其响应度和比探测率分别为187 mA/W和2.34×10~133 Jones,线性动态范围约为97.3 dB。较高的开关比、响应度和比探测率保证了器件对微弱光信号的探测能力。在光信号变化频率为100 Hz和5 kHZ时,此探测器的响应速度分别为0.302/3.605 ms和46.4/114.1μs,同时该器件在10 kHz频率范围内,都有较高的重复性和良好的稳定性,表明该器件能够探测快速变化的紫外光信号。四、在GaN衬底上,原位合成了二维PtSe_2薄膜,得到了高质量的PtSe_2/GaN异质结器件。该异质结器件对于265 nm(功率为2.4 mW/cm~2)的深紫外光具有优异的光响应特性,具有显着的光伏特性,能实现自驱动探测,其响应度高达193 mA/W,比探测率能达到3.8×10~(14)Jones,动态响应范围约为155 dB,电流开/关比高达10~8。在零偏压下具有45/102μs的快速响应速度。此外,该器件能极快地响应脉宽为1 ns,频率为1 kHz的脉冲激光信号,光电流的上升时间仅为172ns。以上结果表明PtSe_2/GaN异质结器件在深紫外探测领域有巨大潜力。五、通过采用带隙更宽的β-Ga_2O_3材料,制备了MoS_2/β-Ga_2O_3异质结光电探测器,对于245 nm(功率为20.1μW/cm~2)的入射光,该器件具有明显的光伏效应,能够实现自驱动探测。在零偏压下,得到的响应度为2.05 mA/W,比探测率为1.21×10~111 Jones。此外,该器件的工作波段位于太阳辐射盲区,截止波长为260 nm,对小于260 nm的深紫外光表现出优异的光响应特性。该器件能有效地屏蔽可见光,可见光/紫外光的抑制比高达1.6×10~3。我们所设计的MoS_2/β-Ga_2O_3探测器的性能优于之前报道的β-Ga_2O_3基日盲探测器,表明2D/3D混合维度范德华异质结在深紫外探测领域具有广阔的应用前景。(本文来源于《郑州大学》期刊2019-05-01）
罗毅[8]（2019）在《单根纳米线NiO/ZnO异质结紫外光电探测器》一文中研究指出光电探测器是将光信号转换为电信号的器件,广泛应用在军事和民用等多个领域。紫外光电探测器是工作在紫外波段的光电探测器,因其探测灵敏高,虚警率低等优点,可用于外太空宇宙射线探测,军事上进行导弹尾迹探测,日常生活中污水监测,人体日常接收紫外线辐射监测等。现有的商用紫外光电探测器由于尺寸大,能耗大,不利于日常携带。人们努力通过使用纳米材料、二维材料做出微型紫外光电探测器。纳米线等一维材料由于其高光响应性和良好的独立性,已成为光电探测器小型化的最佳选择之一。氧化锌为直接带隙半导体,本征氧化锌能带的宽度约为3.4eV,对应的本征吸收波长369nm,处于近紫外区,是一个很好的紫外光探测器的材料,由于晶格内部存在氧空位,氧化锌表现为n型半导体。氧化镍为直接带隙半导体,本征氧化镍的能带约为3.7eV,对应本征吸收波长为336nm,处于近紫外区,因为其晶体内部存在镍原子空位,氧化镍表现为p型半导体。考虑到氧化锌和氧化镍的能带结构,本征吸收波长均在紫外波段,如果使用一维纳米线制作出p-n异质结的紫外光电探测器,可以实现微型化自供电的紫外光电探测器。1.通过水热还原法合成了镍纳米线,之后对不同温度退火后的纳米线进行了测试,纳米线在300°C时开始出现氧化现象,但是氧化程度较低,氧化速度较慢,在退火温度到达450°C时纳米线可以完全氧化,当退火温度达到600°C时纳米线出现管状结构,纳米线氧化程度随着退火温度的升高呈现出线性增大的趋势,纳米线的氧化程度在400°C时达到55%,并且纳米线结构为氧化镍包覆镍的核壳结构,而且具有较好的导电性,呈现出p型半导体的性质。2.我们制造了由单根NiO包覆Ni核壳纳米线与ZnO薄膜结合构成的p-n异质结,其表现出典型的整流现象,在施加偏压为±2V时整流比约为6000,暗电流为0.25pA(0V)。并且,该纳米线异质结构在自供电紫外光电探测中表现出优异的性能,在波长为312nm零偏压下具有17mA/W的光响应度,截止波长位于362nm。我们的研究结果提供了一种基于纳米线异质结的微型紫外光电探测器的制作方法,可以使紫外光电探测器小型化,低耗能,以便日常携带。(本文来源于《郑州大学》期刊2019-05-01）
陈彦成[9]（2019）在《氧化镓基日盲紫外光电探测器研究》一文中研究指出紫外(UV)光电探测技术在民用和军事等众多领域具有广泛的应用,比如生物/化学分析、火焰传感、保密通信、导弹跟踪和环境监测等。由于大气中臭氧层和水蒸气颗粒物对深紫外光具有极强的吸收和散射作用,使得波长短于280nm的太阳辐射无法穿透大气层,在地球表面的辐射几乎为零,因此这一波段的光被称为日盲光。由于日盲光的自然背景低,在此光谱范围内工作的光电探测器具有背景噪声低和虚警率低等优点。然而,目前商用的日盲光电探测器通常是体积庞大并且易碎的光电倍增管,需要外加大的偏置电压,这就限制了它在很多方面的使用。宽禁带(WBG)半导体有许多优点,如高辐射强度和本征日盲光谱选择性等,这为开发高性能宽禁带半导体基日盲光电探测器提供了可能,宽禁带日盲光电探测器被认为是光电倍增管的潜在替代品。近年来,已经有各种各样的宽禁带半导体被用于研究设计日盲光电探测器,其中包括Al_xGa_(1-x)-x N,Zn_xMg_(1-x)-x O,氧化镓(Ga_2O_3)和金刚石等。其中Ga_2O_3的禁带宽度通常在4.4~5.1 eV之间,对应的吸收截止波长约为250~280 nm,可以用于制备具有本征日盲选择性的紫外探测器。然而目前制备的氧化镓探测器还存在响应度低、响应速度慢等缺点,制约了氧化镓在光电探测领域的应用。本论文针对此问题展开研究,以制备高性能氧化镓日盲紫外探测器为研究目标,取得的主要研究结果归纳如下:(1)提出利用金刚石/Ga_2O_3异质结构建自驱动日盲紫外探测器:使用微波等离子体化学气相沉积合成的高质量金刚石单晶片上利用等离子体化学气相沉积技术沉积Ga_2O_3薄膜,构建了金刚石/Ga_2O_3异质结器件。器件具有明显的整流特性,并可以在无需任何外部电源供电情况下实现对光信号的探测。在零偏压下,光谱响应峰值位于244 nm,响应度约为0.2 mA W~(-1);紫外/可见抑制比超过两个数量级;截止波长为270 nm,表明光电探测器具有良好的日盲光谱选择性。作为自驱动器件,在零偏压下表现出良好的可重复性和周期稳定性。利用此器件作为成像系统的感光元件,在无外加偏压下获得了高质量的日盲成像。(2)构建Ga_2O_3阵列探测器件,实现日盲光二维阵列成像。利用等离子体化学气相沉积技术,制备大面积均匀的Ga_2O_3薄膜,并利用紫外光刻技术制作4×4光电探测器阵列。其中,每个探测器单元为一个MSM结构的Ga_2O_3探测器。在10 V电压下,单个光电探测器的暗电流低于4.0×10~(-10)A,响应峰位于256 nm,峰值响应度约为1.2 A W~(-1)。器件紫外/可见光抑制比超过4个数量级,截止波长位于265 nm,表明此光电探测器对日盲光具有高的光谱选择性。此外,阵列器件的16个光电探测器单元的光电性能具有较好的一致性和稳定性。利用此光电探测器阵列作为感光元件搭建了日盲光成像系统,获得了清晰的二维图像。(本文来源于《郑州大学》期刊2019-05-01）
李禄东,娄正,陈浩然,史瑞龙,沈国震[10]（2019）在《可拉伸SnO_2-CdS交迭纳米线薄膜紫外光电探测器（英文）》一文中研究指出快速响应、可拉伸紫外光电探测器在可穿戴电子和嵌入式生物医学器件中有广泛应用.然而,对于大多数基于传统二元氧化物纳米线的光电探测器来说,大量表面缺陷产生的俘获中心使得探测器表现出非常慢的响应速度.本工作利用SnO_2-CdS交迭纳米线薄膜作为敏感材料,通过多重模板抽滤法制备出了响应速率显着提高的可拉伸紫外光电探测器.研究表明,与纯SnO_2纳米线光电探测器相比,基于交迭纳米线的光电探测器具有更低的暗电流和更大的响应速率(>100倍).此外,本文还讨论了相关的载流子产生和传输的机制.另外,由于在预拉伸循环过程中纳米线/PDMS层的表面形成了波浪形的褶皱, SnO_2-CdS交迭纳米线薄膜光电探测器在50%的拉伸应变下展现出了优异的电学稳定性和拉伸循环特性,在150次拉伸循环后仍未表现出明显的性能衰减.作为一种简单有效的制备快速响应可拉伸紫外光电探测器的策略,交迭纳米线结构也可以被应用到其他纳米线组合中,比如ZnO-CdS交迭纳米线.金属氧化物-CdS纳米线交迭结构制备能够快速响应的紫外光电探测器是一种普适的方法,其在未来的可拉伸和可穿戴光电器件中具有巨大的应用潜力.(本文来源于《Science China Materials》期刊2019年08期）
紫外光探测器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
紫外探测器在国防,航天等领域都有着重要的应用,ZnO因其直接间隙禁带宽度大,本征响应波段位于紫外区,且激子束缚能高,成本较低,为制备紫外探测器的优秀半导体材料。因ZnO为本征n型半导体材料,其同质p型半导体难以实现,无法实现高质量的同质p-n结,探测器的性能较差,响应度较低,本文中利用ALD的方法制备高性能的ZnO薄膜,并用Ag纳米结构的表面等离子激元效应来对传统的光导体结构ZnO紫外探测器进行增强。通过ALD方法制备高性能的ZnO薄膜,并在此基础上制备Ag纳米线/ZnO层结构,研究ZnO在Ag纳米线上的结合形貌,并研究Ag纳米线/ZnO层结构热处理前后变化,并制备Ag纳米线/ZnO薄膜探测器,并研究其光电性能。用ALD沉积制备ZnO薄膜,制备有光学优势的非极性结构的ZnO薄膜,ALD沉积的每循环沉积厚度为0.194nm/cycle,随着ALD沉积的进行,优势晶面逐渐变为(100)晶面。通过热处理的方式ZnO薄膜的氧空位和内部缺陷的得到改善。制备ZnO薄膜紫外探测器,当ZnO薄膜沉积厚度为300个沉积循环时及约58nm时,该ZnO薄膜紫外探测器有着最优异的光电性能,响应度(5V,365nm)为13.3A/W,光探测值为9.6×10~9Jones,光暗电流比为47。当工作电压为5V,对响应光为365nm,有最大的光响应度为15.7A/W,紫外可见抑制比为189倍,响应速度较慢,其响应时间大于400s,有驰豫现象。制备Ag纳米线/ZnO增强型紫外探测器,Ag纳米线/ZnO层热处理温度为600℃的探测器综合性能最好,光响应度(5V,365nm)能达到120.4A/W,光暗电流比能达到6686,光探测值为3.4×10~(11)Jones。随着热处理温度的上升,探测器的响应速度加快。当工作电压为5V,响应光为350nm时,有最大的光响应度为131A/W。紫外/可见抑制比可达1824倍,有很优异的紫外探测性能。当ZnO薄膜沉积厚度为400个沉积循环时及约72nm时,该ZnO薄膜紫外探测器有着最优异的光电性能,响应度(5V,365nm)为365A/W。对比了ZnO薄膜探测器与增强型ZnO薄膜探测器光电性能与其最优响应波长,发现增强型ZnO薄膜探测器光响应值提高了100倍左右。对紫外区域的最强响应波段则发生了蓝移,紫外可见抑制比和光响应速率也有了极大的提高。说明了纳米Ag结构的表面等离子激元效应确实有效增强了ZnO薄膜探测器的光电性能。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
紫外光探测器论文参考文献
[1].尚慧明,戴明金,高峰,杨慧慧,陈洪宇.无机紫外光电探测器材料研究进展[J].中国材料进展.2019
[2].石志远.Ag纳米线/ZnO薄膜紫外光电探测器的制备与光电性能研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].Henri,Guichard.对紫外光探测器中ZnO纳米棒掺入Ag@SnO_2核壳纳米颗粒的研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[4].王贺彬.氧化镓微米线的生长及自驱动日盲紫外光探测器性能研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[5].李萌.中空多壳层结构SnO_2在紫外光电探测器中的应用[D].中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所).2019
[6].沈绪超.基于ZnO纳米复合材料紫外光电探测器的制备与性能研究[D].长春工业大学.2019
[7].卓然然.范德华异质结紫外光电探测器的设计与性能研究[D].郑州大学.2019
[8].罗毅.单根纳米线NiO/ZnO异质结紫外光电探测器[D].郑州大学.2019
[9].陈彦成.氧化镓基日盲紫外光电探测器研究[D].郑州大学.2019
[10].李禄东,娄正,陈浩然,史瑞龙,沈国震.可拉伸SnO_2-CdS交迭纳米线薄膜紫外光电探测器（英文）[J].ScienceChinaMaterials.2019