基于二硫化锡及其复合材料光探测器构筑与性能研究
发布时间：2020-04-11 02:49
【摘要】：自2004年石墨烯被发现以来,因其优异的物理性质引起科研人员的广泛关注。目前,有关石墨烯的研究已经超越石墨烯材料的本身,逐渐引申到与石墨烯有着类似结构的材料-二维类石墨烯材料。在诸多二维类石墨烯材料中,过渡金属硫化物以其独特的物理性质,引起极大的关注。本文所介绍的二硫化锡(SnS2)就是一种二维硫族金属化合物。我们以二硫化锡作为主要光电材料,对其光电性能进行了研究。同时,制备了二硫化锡/石墨烯复合材料,并分析了石墨烯对二硫化锡的光电性能的影响,为二硫化锡的性能的优化以及实用具有一定的指导意义。本文主要分为以下五章:第一章是绪论部分,介绍本文的一些研究背景及研究意义。主要介绍半导体光探测器的工作原理(二硫化锡是一种半导体),二硫化锡的研究现状以及本课题的研究背景,研究内容。第二章介绍了如何通过一种简单水热的方法制备二硫化锡纳米片,并说明了其合成机制。并利用滴涂的方法将二硫化锡涂Si/SiO2上,制备出二硫化锡光探测器,最后进行了光响应测试。在本实验中,纯二硫化锡光探测器表现出很好的周期性及稳定性。尽管纯二硫化锡表现出良好的光电性质,但是二硫化锡较高的光生电子-空穴对的复合率,严重制约了它在实际生产生活中的应用。为了降低二硫化锡电子-空穴对的复合率,充分释放二硫化锡的光电能力,我们将石墨烯引入二硫化锡中,借石墨烯的高电导率,来降低二硫化锡中的光生电子-空穴对的复合率。第三章是在第二章的基础上提出二硫化锡/石墨烯光探测,并进行更深入的研究。本章的实验中,是在制备二硫化锡的过程中加入石墨烯,制备出二硫化锡/石墨烯复合材料。在复合材料中二硫化锡纳米片很好的镶嵌在石墨烯骨架中,形成二硫化锡/石墨烯复合结构,我们又分析了石墨烯对二硫化锡光电性能的影响。第四章是介绍二硫化锡/石墨烯异质结固态薄膜型光探测器的构筑,并对其光探测性能进行了分析。在本章中,我们将二硫化锡/石墨烯滴涂在镀有铟硒氧化物玻璃(ITO)上,并在上面涂一层固态电解质,然后再将另外一块ITO放置在固态电解质上并进行挤压,在两块ITO之间形成一个薄膜。当固态电解质凝固后,固态薄膜型光探测器便制备完成。最后我们对这个固态光探测器进行了光电性质分析。第五章为全文总结和对未来的展望。
【图文】：
逑生电子－空穴对。这样光生电子－空穴对就会增加材料的载流子浓度，，使半导体材逡逑料的电导率提升，如图１－１所示［４］。在无光的情况下，在半导体材料两端施加一逡逑个电场，在电回路中会产生一个很小的电流（４＾）。当在相同偏压下，有光照射逡逑到半导体表面时（这里光能大于或等于半导体的禁带宽度），半导体就会吸收光逡逑能并产生电子－空穴对。在外加电场的作用下光生电子－空穴对就会分离，使电回逡逑路中的电流增加，这个增加量就是光电流（如１－１邋（ｃ，ｄ）所示）。逡逑３逦ｂ逡逑Ｄａｒｋ逦Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ逡逑＇ｂｄ逡逑Ｍ邋Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．逦＂逡逑＊ｄａｒｋ邋邋一逦’ｄａｒｋ邋邋逡逑’ｐｈｏｔｏ邋￣逡逑ｃ逦ｄ逡逑Ｗ＇ＮＪ—邋／邋／ｄｓＡ逦ｙ逡逑＼邋＼逦ｉ邋ｉ逦＾ｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ逡逑ｆ逦’ｐｈｏｔｏ逡逑／ｐｈｏｔｏ／逦逦逦逡逑￣Ｖ＾逦ＶｄＴ逡逑图１－１在半导体材料中的光生电导效应示意图ｗ逡逑（２）光控效应。在严格意义上来说，光控效应是一种特殊的光电导效应。在逡逑这中特殊的光电导效应中，光生－电子空穴对中只有一种载流子参与到电流中，逡逑而另外一种载流子会被半导体材料中的缺陷捕获，并充当材料的门控。在静电场逡逑的作用下
逑生电子－空穴对。这样光生电子－空穴对就会增加材料的载流子浓度，使半导体材逡逑料的电导率提升，如图１－１所示［４］。在无光的情况下，在半导体材料两端施加一逡逑个电场，在电回路中会产生一个很小的电流（４＾）。当在相同偏压下，有光照射逡逑到半导体表面时（这里光能大于或等于半导体的禁带宽度），半导体就会吸收光逡逑能并产生电子－空穴对。在外加电场的作用下光生电子－空穴对就会分离，使电回逡逑路中的电流增加，这个增加量就是光电流（如１－１邋（ｃ，ｄ）所示）。逡逑３逦ｂ逡逑Ｄａｒｋ逦Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ逡逑＇ｂｄ逡逑Ｍ邋Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．逦＂逡逑＊ｄａｒｋ邋邋一逦’ｄａｒｋ邋邋逡逑’ｐｈｏｔｏ邋￣逡逑ｃ逦ｄ逡逑Ｗ＇ＮＪ—邋／邋／ｄｓＡ逦ｙ逡逑＼邋＼逦ｉ邋ｉ逦＾ｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ逡逑ｆ逦’ｐｈｏｔｏ逡逑／ｐｈｏｔｏ／逦逦逦逡逑￣Ｖ＾逦ＶｄＴ逡逑图１－１在半导体材料中的光生电导效应示意图ｗ逡逑（２）光控效应。在严格意义上来说，光控效应是一种特殊的光电导效应。在逡逑这中特殊的光电导效应中，光生－电子空穴对中只有一种载流子参与到电流中，逡逑而另外一种载流子会被半导体材料中的缺陷捕获，并充当材料的门控。在静电场逡逑的作用下
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN303
本文编号：2623048
【图文】：
逑生电子－空穴对。这样光生电子－空穴对就会增加材料的载流子浓度，，使半导体材逡逑料的电导率提升，如图１－１所示［４］。在无光的情况下，在半导体材料两端施加一逡逑个电场，在电回路中会产生一个很小的电流（４＾）。当在相同偏压下，有光照射逡逑到半导体表面时（这里光能大于或等于半导体的禁带宽度），半导体就会吸收光逡逑能并产生电子－空穴对。在外加电场的作用下光生电子－空穴对就会分离，使电回逡逑路中的电流增加，这个增加量就是光电流（如１－１邋（ｃ，ｄ）所示）。逡逑３逦ｂ逡逑Ｄａｒｋ逦Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ逡逑＇ｂｄ逡逑Ｍ邋Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．逦＂逡逑＊ｄａｒｋ邋邋一逦’ｄａｒｋ邋邋逡逑’ｐｈｏｔｏ邋￣逡逑ｃ逦ｄ逡逑Ｗ＇ＮＪ—邋／邋／ｄｓＡ逦ｙ逡逑＼邋＼逦ｉ邋ｉ逦＾ｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ逡逑ｆ逦’ｐｈｏｔｏ逡逑／ｐｈｏｔｏ／逦逦逦逡逑￣Ｖ＾逦ＶｄＴ逡逑图１－１在半导体材料中的光生电导效应示意图ｗ逡逑（２）光控效应。在严格意义上来说，光控效应是一种特殊的光电导效应。在逡逑这中特殊的光电导效应中，光生－电子空穴对中只有一种载流子参与到电流中，逡逑而另外一种载流子会被半导体材料中的缺陷捕获，并充当材料的门控。在静电场逡逑的作用下
逑生电子－空穴对。这样光生电子－空穴对就会增加材料的载流子浓度，使半导体材逡逑料的电导率提升，如图１－１所示［４］。在无光的情况下，在半导体材料两端施加一逡逑个电场，在电回路中会产生一个很小的电流（４＾）。当在相同偏压下，有光照射逡逑到半导体表面时（这里光能大于或等于半导体的禁带宽度），半导体就会吸收光逡逑能并产生电子－空穴对。在外加电场的作用下光生电子－空穴对就会分离，使电回逡逑路中的电流增加，这个增加量就是光电流（如１－１邋（ｃ，ｄ）所示）。逡逑３逦ｂ逡逑Ｄａｒｋ逦Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ逡逑＇ｂｄ逡逑Ｍ邋Ｓｅｍｉｃｏｎｄ．逦＂逡逑＊ｄａｒｋ邋邋一逦’ｄａｒｋ邋邋逡逑’ｐｈｏｔｏ邋￣逡逑ｃ逦ｄ逡逑Ｗ＇ＮＪ—邋／邋／ｄｓＡ逦ｙ逡逑＼邋＼逦ｉ邋ｉ逦＾ｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ逡逑ｆ逦’ｐｈｏｔｏ逡逑／ｐｈｏｔｏ／逦逦逦逡逑￣Ｖ＾逦ＶｄＴ逡逑图１－１在半导体材料中的光生电导效应示意图ｗ逡逑（２）光控效应。在严格意义上来说，光控效应是一种特殊的光电导效应。在逡逑这中特殊的光电导效应中，光生－电子空穴对中只有一种载流子参与到电流中，逡逑而另外一种载流子会被半导体材料中的缺陷捕获，并充当材料的门控。在静电场逡逑的作用下
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN303
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 程弈星;;固体聚合物电解质的研究现状及展望[J];科协论坛(下半月);2008年01期
本文编号：2623048
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