焦绿石结构氧化物的光电特性研究
发布时间：2021-11-03 11:15
焦绿石氧化物是一类重要的电子功能材料,其化学通式为A2B2O7,只要满足离子半径和电中性的条件,A位、B位可以进行广泛的化学替代,借此调控材料的宏观性质,因而显示出广泛的应用价值。就光电探测器而言,Y2Hf2O7光学禁带宽度约为5.0 eV,对应于250 nm日盲紫外光子的吸收;将Hf全部替换成Ir,Y2Ir2O7光学禁带宽度约为0.4 eV,对应于3μm中波红外光子的吸收。理论上,由Y2Hf2O7和Y2Ir2O7组成四元化合物Y2(Hfx,Ir1-x)2O7,通过改变材料的Hf/Ir原子百分比,就可实现Y2(Hfx
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波光谱分类[1]
2O7是在恶劣环境下能进行多波长光电探测的候选材料。1.2焦绿石结构氧化物的介绍焦绿石结构又称烧绿石结构（pyrochlore），通用化学表达式为A2B2X7，其中A位为+3价阳离子，可容纳半径为0.087~0.151nm的离子（如Y、Bi、Mn、Sn或镧系元素等）；而B位为+4价阳离子，可容纳半径在0.040~0.078nm的离子（Ir、Hf、Zr、Cu、Zn、Al等）[16]；焦绿石中的阴离子一般是O2-、OH-、F-等[17]。焦绿石结构氧化物阴离子为O2-，故通常使用A2B2O7或者说A2B2O6O′来表示。A2B2O7属于面心立方晶系，Fd-3m空间群[18–20]。如图1-2所示，焦绿石中的氧化物结构可分为两种，一种是容纳了两个B位离子的B2O6八面体，其位置与结构如图中黄色八面体所示，另一种是赤铜矿（Cu2O）结构的A2O′，其中A位离子和O′分别如图中浅绿色和蓝色离子所示，这两种氧化物互相贯穿而成网络结构[21–24]。图1-2焦绿石氧化物结构图[21]一个完整的焦绿石氧化物晶胞中包含了八个A2B2O7单元。在典型的焦绿石型结构A2B2O7的分子中，根据经验，是否形成稳定的焦绿石型结构取决于A3+与B4+的离子半径及两者的半径比[25]。当0.87<rA<1.51、0.40<rB<0.78以及1.29<rA/rB<2.30时，形成稳定的焦绿石型结构[26,27]。因此，焦绿石氧化物的结构是开放式的，占据A位、B位和O位的离子，在同时满足离子半径大孝比例以及
第一章绪论7图1-3光导型探测器结构示意图[33]在光电导探测器的工作过程中，光电导探测器能否产生光电效应，与入射光子的能量有关。只有达到一定能量的入射光，才能让感光材料的价带电子成功跃迁到导带，而入射光的能量与其波长有关。要使探测器产生光电效应，入射光的波长λ与探测器的感光材料的禁带宽度应满足以下关系式：ghcE(1-1)式（1-1）中h为普朗克常数，c为真空中的光速，故hc为一固定常数，约为1240eV/nm，Eg为感光材料的禁带宽度。由公式（1-1）可知，对于特定禁带宽度的材料来说，只有波长小于一定值的光才能使其产生光电效应。（2）光伏（PV）型探测器：光伏型探测器的感光材料一般具有p-n结区，或者肖特基接触结区。p-n结是由p型材料和n型材料，通过一定的工艺制备形成的异质结，具有这种结构的光电探测器通常被称为p-n结光二极管；肖特基接触结区则是由半导体与金属电极形成肖特基接触的界面区域，而具有这种结构的光电探测器通常被称为肖特基光二极管。光伏探测器由于结的存在，因而拥有更小的暗电流，相比光电导探测器背景噪声更低，信噪比更好。光伏型探测器的器件结构如图1-4所示。图1-4光伏型探测器结构示意图[34]
【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率磁控管用新型Y2Hf2O7陶瓷阴极研究[J]. 漆世锴,王小霞,王兴起,胡明玮,刘理,曾伟. 物理学报. 2020(03)
[2]无机紫外光电探测器材料研究进展[J]. 尚慧明,戴明金,高峰,杨慧慧,陈洪宇,胡平安,贾德昌,周玉. 中国材料进展. 2019(09)
[3]反应磁控溅射法制备ZnO/Al（O）/ZnO薄膜的光学和电学性能[J]. 邢士龙,闵光辉,庞涛. 机械工程材料. 2018(08)
[4]紫外光电探测器的发展研究[J]. 贾辉,石璐珊,梁征,黄鑫. 江西科学. 2017(02)
[5]Si基InSb红外焦平面阵列探测器的研究[J]. 王雯,张小雷,吕衍秋,司俊杰. 红外与激光工程. 2014(05)
[6]向数字化发展的红外焦平面列阵[J]. 王忆锋,陆剑鸣. 红外技术. 2013(04)
[7]硅光电探测器的发展与应用[J]. 黄敏敏,朱兴龙. 机械工程与自动化. 2011(06)
[8]燃烧法合成铪酸钇粉体及其透明陶瓷的制备[J]. 邹小庆,周国红,易海兰,杨燕,王士维. 无机材料学报. 2011(09)
[9]烧绿石型复合氧化物的结构、制备及其光催化性能[J]. 唐新德,叶红齐,马晨霞,刘辉. 化学进展. 2009(10)
[10]ZnO上肖特基接触的研究进展[J]. 方亮,董建新,张淑芳,张文婷,彭丽萍,吴芳,孔春阳. 真空科学与技术学报. 2008(02)
博士论文
[1]构建A2B2O7复合氧化物催化材料用于甲烷氧化偶联制乙烯[D]. 徐骏伟.南昌大学 2019
硕士论文
[1]高响应度氧化镓基日盲紫外探测器的研制[D]. 刘宏宇.电子科技大学 2019
[2]缺陷对氧化镓薄膜紫外光敏特性的影响机理研究[D]. 吴泽涵.电子科技大学 2017
[3]氧化镓MSM日盲紫外光电探测器的研制[D]. 王杨.电子科技大学 2017
[4]铱基化合物中的自旋轨道耦合和自旋阻挫效应研究[D]. 韩慧.安徽大学 2015
[5]YSZ及YSZ/STO/YSZ三层电解质薄膜结构与电学性能研究[D]. 刘文德.内蒙古大学 2014
本文编号：3473583
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波光谱分类[1]
2O7是在恶劣环境下能进行多波长光电探测的候选材料。1.2焦绿石结构氧化物的介绍焦绿石结构又称烧绿石结构（pyrochlore），通用化学表达式为A2B2X7，其中A位为+3价阳离子，可容纳半径为0.087~0.151nm的离子（如Y、Bi、Mn、Sn或镧系元素等）；而B位为+4价阳离子，可容纳半径在0.040~0.078nm的离子（Ir、Hf、Zr、Cu、Zn、Al等）[16]；焦绿石中的阴离子一般是O2-、OH-、F-等[17]。焦绿石结构氧化物阴离子为O2-，故通常使用A2B2O7或者说A2B2O6O′来表示。A2B2O7属于面心立方晶系，Fd-3m空间群[18–20]。如图1-2所示，焦绿石中的氧化物结构可分为两种，一种是容纳了两个B位离子的B2O6八面体，其位置与结构如图中黄色八面体所示，另一种是赤铜矿（Cu2O）结构的A2O′，其中A位离子和O′分别如图中浅绿色和蓝色离子所示，这两种氧化物互相贯穿而成网络结构[21–24]。图1-2焦绿石氧化物结构图[21]一个完整的焦绿石氧化物晶胞中包含了八个A2B2O7单元。在典型的焦绿石型结构A2B2O7的分子中，根据经验，是否形成稳定的焦绿石型结构取决于A3+与B4+的离子半径及两者的半径比[25]。当0.87<rA<1.51、0.40<rB<0.78以及1.29<rA/rB<2.30时，形成稳定的焦绿石型结构[26,27]。因此，焦绿石氧化物的结构是开放式的，占据A位、B位和O位的离子，在同时满足离子半径大孝比例以及
第一章绪论7图1-3光导型探测器结构示意图[33]在光电导探测器的工作过程中，光电导探测器能否产生光电效应，与入射光子的能量有关。只有达到一定能量的入射光，才能让感光材料的价带电子成功跃迁到导带，而入射光的能量与其波长有关。要使探测器产生光电效应，入射光的波长λ与探测器的感光材料的禁带宽度应满足以下关系式：ghcE(1-1)式（1-1）中h为普朗克常数，c为真空中的光速，故hc为一固定常数，约为1240eV/nm，Eg为感光材料的禁带宽度。由公式（1-1）可知，对于特定禁带宽度的材料来说，只有波长小于一定值的光才能使其产生光电效应。（2）光伏（PV）型探测器：光伏型探测器的感光材料一般具有p-n结区，或者肖特基接触结区。p-n结是由p型材料和n型材料，通过一定的工艺制备形成的异质结，具有这种结构的光电探测器通常被称为p-n结光二极管；肖特基接触结区则是由半导体与金属电极形成肖特基接触的界面区域，而具有这种结构的光电探测器通常被称为肖特基光二极管。光伏探测器由于结的存在，因而拥有更小的暗电流，相比光电导探测器背景噪声更低，信噪比更好。光伏型探测器的器件结构如图1-4所示。图1-4光伏型探测器结构示意图[34]
【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率磁控管用新型Y2Hf2O7陶瓷阴极研究[J]. 漆世锴,王小霞,王兴起,胡明玮,刘理,曾伟. 物理学报. 2020(03)
[2]无机紫外光电探测器材料研究进展[J]. 尚慧明,戴明金,高峰,杨慧慧,陈洪宇,胡平安,贾德昌,周玉. 中国材料进展. 2019(09)
[3]反应磁控溅射法制备ZnO/Al（O）/ZnO薄膜的光学和电学性能[J]. 邢士龙,闵光辉,庞涛. 机械工程材料. 2018(08)
[4]紫外光电探测器的发展研究[J]. 贾辉,石璐珊,梁征,黄鑫. 江西科学. 2017(02)
[5]Si基InSb红外焦平面阵列探测器的研究[J]. 王雯,张小雷,吕衍秋,司俊杰. 红外与激光工程. 2014(05)
[6]向数字化发展的红外焦平面列阵[J]. 王忆锋,陆剑鸣. 红外技术. 2013(04)
[7]硅光电探测器的发展与应用[J]. 黄敏敏,朱兴龙. 机械工程与自动化. 2011(06)
[8]燃烧法合成铪酸钇粉体及其透明陶瓷的制备[J]. 邹小庆,周国红,易海兰,杨燕,王士维. 无机材料学报. 2011(09)
[9]烧绿石型复合氧化物的结构、制备及其光催化性能[J]. 唐新德,叶红齐,马晨霞,刘辉. 化学进展. 2009(10)
[10]ZnO上肖特基接触的研究进展[J]. 方亮,董建新,张淑芳,张文婷,彭丽萍,吴芳,孔春阳. 真空科学与技术学报. 2008(02)
博士论文
[1]构建A2B2O7复合氧化物催化材料用于甲烷氧化偶联制乙烯[D]. 徐骏伟.南昌大学 2019
硕士论文
[1]高响应度氧化镓基日盲紫外探测器的研制[D]. 刘宏宇.电子科技大学 2019
[2]缺陷对氧化镓薄膜紫外光敏特性的影响机理研究[D]. 吴泽涵.电子科技大学 2017
[3]氧化镓MSM日盲紫外光电探测器的研制[D]. 王杨.电子科技大学 2017
[4]铱基化合物中的自旋轨道耦合和自旋阻挫效应研究[D]. 韩慧.安徽大学 2015
[5]YSZ及YSZ/STO/YSZ三层电解质薄膜结构与电学性能研究[D]. 刘文德.内蒙古大学 2014
本文编号：3473583
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