基于钙钛矿滤光层的可见盲型近红外光探测器

发布时间：2020-08-09 01:55

【摘要】：可见盲型近红外光探测器是一种在近红外光区域具备窄光谱吸收的光敏器件,旨在解决传统近红外探测器在明亮环境下探测精度受可见光影响的问题,其在科学研究、监控等方面具有广泛的应用。本文通过结合有机近红外光敏二极管与钙钛矿材料滤光层来制备与研究可见盲型近红外光探测器。本文选取基于PbPc/C_(60)异质结的光敏二极管作为近红外光探测部分,但此类器件在可见光-近红外区域均有明显的光响应存在。由于钙钛矿材料在可见光区域超高的光吸收能力,引入钙钛矿滤光层可以有效吸收入射光中可见部分的能量,将整个器件的光响应限制在近红外光区域。首先研究了钙钛矿薄膜在不同沟道长度与入射光波长下的光响应性能,其光响应度达到10~3 mA/W数量级,展现出300%以上的外量子效率,且在可见光区域的光响应远远大于近红外区域。接着对反向加光时器件光响应能力进行研究与分析。同时,制备并优化了基于PbPc/C_(60)异质结的光敏二极管,没有引入钙钛矿滤光层的器件光响应度为100~200 mA/W,引入钙钛矿滤光层之后的器件光响应度在可见光区域减少到10mA/W,而近红外区域只减少到80 mA/W,实现了可见盲近红外探测的设想。本文通过结合PbPc/C_(60)异质结与钙钛矿材料在光敏区域上的特点,制备可见盲型近红外光探测器,取得了优良的实验效果,通过实验与分析优化,为进一步研究指明方向。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN215
【图文】：

能量图,电磁波谱,波长,能量

以简要的叙述，接着叙述可见盲型近红外探测器的特点并提出本文的亮点。近红外探测器的发展历史红外光（Near-Infrared，NIR），又叫红外线，由科学家赫歇尔于 180是指波长比可见光的红光区长的电磁波，其波长介于 760 nm 到 1 mm波依照波长的分类如图 1-1 所示。红外光具有明显的热效应与光电效的热效应使其在微波加热方面得到广泛应用。与此同时，由于自然界的红外光辐射源，无时无刻不在向周围空间以热辐射的形式发射红外光天然的特性可制备红外探测器，进而应用在红外夜视仪、红外摄像机机等领域,[1, 2]。为在黑暗及低可见度环境中开展科研、生产及军事行为能。此外，在光纤通信[3, 4]、生物医疗[5, 6]等领域，近红外光探测器也的应用。

探测器,光敏电阻,光电晶体管,光电器件

材料的光电导近红外光探测器；再到近些年应晶体管（Near-Infrared Photoresponsive OOFET）[7]。可见，近红外光探测器的发展经杂的光电效应的转化。而其功能层材料也经有机型近红外光敏材料的发展，主要得益于其优势。器简介近红外探测器，如果根据材料的不同，可以不同又可以被分为热探测器和光子探测器。生的被探测材料物理性质变化的探测器。例光子探测器是探测吸收光子后被测材料中电象的探测器。例如，光敏电阻[10]、光电二的光电器件如图 1-2 所示。

接触势垒,有机半导体,接触电阻,有机半导体材料

果金属功函数与 n 型有机半导体的 LUMO 能级或者和 p 型有机半导体的 HOMO能级比较接近时，当载流子注入到有机半导体材料中时，因为比较小的接触势垒载流子受到的阻碍较小，接触电阻小。与之相反，当金属功函数与有机半导体材料能级不匹配，具有较大接触势垒时，载流子的传输受到阻碍，体现为较大的接触电阻。加之在金属与半导体界面处还存在偶极层，偶极势垒的引入加大了金属与有机半导体接触时的接触势垒，进而影响到其接触电阻[28]。2.3 受体材料在设计有机光敏器件时，首先要考虑能级匹配问题，然后还需要注意所选取的有机光敏材料的类型，根据 n 型与 p 型材料中电子、空穴迁移率的不同，选取给体、受体材料，下面对相关材料做简要的介绍。作为受体材料，需要具备较好的充当电子受体的能力，它的 LUMO 能级比较低，有效的降低了电子注入时的难度。

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