准一维结构光电探测机理研究

发布时间：2020-12-12 06:12

　　低维材料的发展促进了基于新型纳米结构的电子与光电子器件的研究。准一维结构的半导体因其一维的载流子输运通道、较大的表面积-体积比和亚波长的直径尺寸而展现出独特的电学和光学性质,为高增益、高带宽、偏振敏感、宽波段响应的高性能光电探测提供了可能。然而,受高暗电流和弱光耦合的影响,目前准一维结构光子型探测器的性能依然偏低。尤其是,红外波段的光电探测性能还有很大提升空间。基于此,论文开展了基于砷化铟纳米线、硫化镉纳米线、硒（硫）化锡纳米线和单壁碳纳米管等多种准一维结构的半导体光电探测器的研究,探测器的响应波段覆盖了从紫外、可见到中红外。本工作不但详细地阐释了上述准一维结构探测器中的光电流产生机制,还采用了多种方法进一步优化了探测器的性能。具体如下:1.分别制备了由化学气相沉积（CVD）方法生长的单根n型CdS纳米线和单根p型SnX（X=Se,S）纳米线背栅场效应晶体管,测得相应的光增益分别高达10⁵和10⁴。模拟了纳米线的光吸收特性并建立了紫外显微光电流谱表征方法,证实了该光增益主要来源于由纳米线的表面电荷和缺陷引起的光电流增益。进一步以铁电聚合物P（... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)上海市

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 低维的兴起
    1.2 低维与光电
        1.2.1 载流子输运本质
        1.2.2 光电流的产生
        1.2.3 探测器的性能参数
        1.2.4 Photogating
    1.3 准一维结构探测器研究进展
        1.3.1 半导体纳米线光电探测器概述
        1.3.2 碳纳米管探测器研究进展
    1.4 本文主要工作与章节安排
第二章 增益型单根半导体纳米线光电探测器
    2.1 铁电极化场调控的单根CdS纳米线紫外探测器
        2.1.1 纳米线生长与铁电侧栅器件制备
        2.1.2 探测器光电性能表征
        2.1.3 单根纳米线的光吸收特性
        2.1.4 光电流增益分析
    2.2 单根p型 SnX（X=Se,S）纳米线探测器
        2.2.1 纳米线生长与器件制备
        2.2.2 探测器光电性能表征
        2.2.3 光电流的产生与增益来源
    2.3 本章小结
第三章 基于可见光辅助的单根InAs纳米线红外探测器
    3.1 研究背景
        3.1.1 InAs纳米线光电导研究概述
        3.1.2 负光电导的本质
    3.2 砷化铟纳米线的光电性质
        3.2.1 纳米线的合成与器件制备
        3.2.2 光电响应特性与可见光辅助
    3.3 可见光辅助探测机理研究
        3.3.1 气体分子的影响
        3.3.2 温度的影响
        3.3.3 偏压的选择与光电流的产生
        3.3.4 探测机理小结
    3.4 探测器性能表征
    3.5 本章小结
第四章 基于单壁碳纳米管薄膜的室温近红外探测器
    4.1 引言
    4.2 碳管中局域光电响应
        4.2.1 SWCNTs的半导体性质
        4.2.2 局域光电流的产生
        4.2.3 单壁碳管/石墨炔复合结构
    4.3 全局光电响应的实现
        4.3.1 基于Pd对称电极的场效应晶体管
        4.3.2 SWCNTs/PbS量子点复合结构
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 工作展望
附录
    附录A:砷化镉纳米片中的光热电效应
    附录B:基于黑磷的红外探测器性能总结
参考文献
致谢
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：2912006