基于石墨烯/ZnS纳米线薄膜异质结光探测器阵列的图像传感器研究
发布时间：2022-01-08 09:07
图像传感器具体广阔的应用前景,光电探测器是构成图像传感器的一种重要器件。由于比表面积大,基于低维材料包括一维（1D）的纳米结构和薄膜构筑的光电器件已成为一种重要的探测器。相对于一维纳米结构器件而言,薄膜与传统的金属氧化物半导体（CMOS）具有兼容的电子互补。然而,基于膜的光电探测器由于由纳米晶体组成的薄膜的载流子迁移率低,通常相关性能表现并不突出,但石墨烯是载流子迁移率很高的二维材料。以上两个特征使得石墨烯/半导体膜异质结成为光电探测器阵列的光电材料的一个有前景的选择。基于以上面临的问题,本文围绕薄膜和石墨烯两个方面进行了研究,首先,对原来的光敏材料由多晶ZnS纳米颗粒膜进行了单晶ZnS纳米线薄膜的光敏材料的更换;然后为了进行对照实验分别成功的实现了基于石墨烯/ZnS纳米颗粒膜异质结光探测器阵列和石墨烯/ZnS纳米线膜异质结光探测器阵列的构筑,并从光探测各项性能测试,此外还基于石墨烯/ZnS纳米线薄膜异质结光探测器阵列的高性能图像传感器进行了研究。研究发现:1.实验中制备出的石墨烯/ZnS纳米颗粒膜异质结光探测器在偏压为5V,光功率为1 mW/cm2的条件下,通过...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固体的三种基本类型的示意图（a）无定型（b）多晶（c）单晶
图 1.2 电子能态密度与维度的关系Fig 1.2 The relation between the density of electron energy state and dimension考虑限制性条件，在理想状态下，电子在势阱中运动，设势阱为无限深势阱，如公式(1-1)，势能为：0，r 在势阱内V(r) =∞，r 在势阱外 (1-1)电子的运动满足Schrodinger方程，如公式(1-2)：[ 2/2m *Δ2+ V(r)]Ф(r)=EФ(r) (1-2)对于准一维纳米材料来说，将其纵轴方向定为z方向，设限制势V(x, y)在x和y方向上取矩形截面无限势阱，长和宽分别为a，b，如公式(1-3)，电子运动的波函数可表示为：Ф(x, y, z)=2eikzsin(nПx/a)sin(nПy/b)/(ab)1/2n，m = 1,2，3 (1-3)
图 1.3 能带的形成（a）独立氢原子的概率密度函数（b）两个近距离氢原子的交叠的概率密度函数（c）n=1 状态的分裂Fig 1.3 Formation of energy band（a）The probability density function of the independenthydrogen atom (b) The probability density function of the overlapping of two near hydrogenatoms （c） n=1 division of state现在，如果用一种方法将开始间隔距离很远的氢原子以一定的规律和周期排列起来，待这些原子聚在一起的时候，那么一开始的量子化能级就会分裂成分立的能带。这种效果如图1.4所示，其中r0代表晶体中处于平衡状态下的原子间距。在处于平衡状态下的原子间距处的允带具有能量，而允带中的能量仍是分立的。根据泡利不相容原理，由原子聚集所形成的系统（晶体）无论其大小如何变化，都不会改变量子态的总数目。由于任意两个电子都不会具有相同的量子数，所以一个分立能级就必须分裂为一个能带，从而保证每一个电子占据独立的量子态[2]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜箔形貌对石墨烯生长质量影响的表面氧化法评判[J]. 梁勇明,周建新,张芸秋. 机械工程材料. 2015(07)
[2]抛光铜衬底表面形貌对CVD制备石墨烯的影响[J]. 冯伟,张建华,杨连乔. 功能材料. 2015(01)
[3]铜镍合金为衬底化学气相沉积法制备石墨烯研究[J]. 李兴鳌,任明伟,任睿毅,王博琳,苏丹,马延文,杨建平. 功能材料. 2012(23)
本文编号：3576282
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固体的三种基本类型的示意图（a）无定型（b）多晶（c）单晶
图 1.2 电子能态密度与维度的关系Fig 1.2 The relation between the density of electron energy state and dimension考虑限制性条件，在理想状态下，电子在势阱中运动，设势阱为无限深势阱，如公式(1-1)，势能为：0，r 在势阱内V(r) =∞，r 在势阱外 (1-1)电子的运动满足Schrodinger方程，如公式(1-2)：[ 2/2m *Δ2+ V(r)]Ф(r)=EФ(r) (1-2)对于准一维纳米材料来说，将其纵轴方向定为z方向，设限制势V(x, y)在x和y方向上取矩形截面无限势阱，长和宽分别为a，b，如公式(1-3)，电子运动的波函数可表示为：Ф(x, y, z)=2eikzsin(nПx/a)sin(nПy/b)/(ab)1/2n，m = 1,2，3 (1-3)
图 1.3 能带的形成（a）独立氢原子的概率密度函数（b）两个近距离氢原子的交叠的概率密度函数（c）n=1 状态的分裂Fig 1.3 Formation of energy band（a）The probability density function of the independenthydrogen atom (b) The probability density function of the overlapping of two near hydrogenatoms （c） n=1 division of state现在，如果用一种方法将开始间隔距离很远的氢原子以一定的规律和周期排列起来，待这些原子聚在一起的时候，那么一开始的量子化能级就会分裂成分立的能带。这种效果如图1.4所示，其中r0代表晶体中处于平衡状态下的原子间距。在处于平衡状态下的原子间距处的允带具有能量，而允带中的能量仍是分立的。根据泡利不相容原理，由原子聚集所形成的系统（晶体）无论其大小如何变化，都不会改变量子态的总数目。由于任意两个电子都不会具有相同的量子数，所以一个分立能级就必须分裂为一个能带，从而保证每一个电子占据独立的量子态[2]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜箔形貌对石墨烯生长质量影响的表面氧化法评判[J]. 梁勇明,周建新,张芸秋. 机械工程材料. 2015(07)
[2]抛光铜衬底表面形貌对CVD制备石墨烯的影响[J]. 冯伟,张建华,杨连乔. 功能材料. 2015(01)
[3]铜镍合金为衬底化学气相沉积法制备石墨烯研究[J]. 李兴鳌,任明伟,任睿毅,王博琳,苏丹,马延文,杨建平. 功能材料. 2012(23)
本文编号：3576282
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