基于甲氨基卤化物钙钛矿的片上集成光器件研究
发布时间：2023-02-26 08:54
功能性器件的片上集成技术是半导体行业蓬勃发展的基础,历经几十年的开拓,片上集成化成为了半导体器件研究的重中之重。在这其中光学器件是半导体的研究领域中的重要组成部分,光学器件不仅仅需要片上集成化,而且要不断朝向亚波长尺寸和材料体系多元化的方向前进。伴随着硅基材料体系通过纳米制备技术的发展不断突破摩尔定律的同时,其他材料体系的研究也为片上半导体器件提供了补充甚至创造了新的方向。仅仅近在十年前,甲氨基卤化铅钙钛矿从光伏领域出发逐步走入研究者们的视野。钙钛矿材料表现出了非常稳定的自发辐射放大和激光出射的光学性质并且带隙可调,而量子效率甚至能够接近100%,种种优异性质将带来的是光电子器件领域的产业革新。在当前的研究中,针对材料性质进行深入探索的同时也在成熟的半导体器件架构中将钙钛矿材料直接制备成光器件。然而问题在于目前产业中尚未开发出应用于卤化物钙钛矿的制备工艺,在大多数情况下自然合成生长的钙钛矿微米片和纳米线通常具有随机的尺寸大小,无法成为形状可控且激光模式可调的片上集成器件。钙钛矿半导体的更丰富的片上器件应用则受到了阻碍。本论文从解决卤化物钙钛矿的片上集成中面临的重要问题的研究点出发,首次...
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 钙钛矿片上集成器件的发展概况
1.2.1 钙钛矿材料性质及其光学应用发展
1.2.2 钙钛矿片上集成的研究理念
1.2.3 钙钛矿激光研究现状
1.2.4 钙钛矿光电探测器研究及应用前景
1.2.5 涡旋激光在片上集成中的进展
1.3 现有研究结果的不足
1.4 本文的主要研究内容
第2章 甲氨基卤化物钙钛矿的光集成
2.1 引言
2.2 甲基氨基卤化铅钙钛矿及其制备加工
2.2.1 甲基氨基卤化铅钙钛矿的生长及半导体性质
2.2.2 甲基氨基卤化铅钙钛矿材料的光学性质
2.2.3 甲基氨基卤化铅钙钛矿与传统半导体工艺兼容性
2.3 钙钛矿光电探测器工作机理
2.3.1 工作机理
2.3.2 光电探测器的暗电流
2.3.3 光电探测器性能的关键参数
2.4 钙钛矿集成涡旋激光源
2.4.1 光学涡旋的奇点和拓扑荷数
2.4.2 具有特定轨道角动量的涡旋光
2.5 本章小结
第3章 钙钛矿微盘激光器的制备和表征
3.1 引言
3.2 钙钛矿可调集成激光器
3.2.1 波长可调钙钛矿微盘激光器的设计
3.2.2 可调钙钛矿激光器性能表征
3.2.3 可调机理分析及讨论
3.3 钙钛矿的自上而下的刻蚀制备技术
3.3.1 刻蚀钙钛矿样品的制备流程
3.3.2 样品的光学测量表征
3.4 圆盘钙钛矿激光器的激光性质
3.4.1 不同尺寸钙钛矿微盘表现的激光性质
3.4.2 自上而下刻蚀钙钛矿微盘激光器的可重复性
3.4.3 具有单向出射性的微盘激光器
3.4.4 制备特殊形状钙钛矿结构
3.4.5 利用刻蚀钙钛矿结构对光电探测器的探索
3.5 本章小结
第4章 钙钛矿涡旋片上激光光源
4.1 引言
4.2 涡旋激光的片上钙钛矿器件设计和制备
4.2.1 钙钛矿涡旋激光器设计
4.2.2 钙钛矿薄膜的制备及图案化器件加工
4.2.3 激光性能验证和器件制备工艺
4.3 钙钛矿涡旋片上激光器
4.3.1 垂直腔面发射激光
4.3.2 具有不同拓扑荷数的涡旋片上激光器
4.4 本章小结
第5章 片上集成钙钛矿光电探测器
5.1 引言
5.2 集成钙钛矿光电探测器的设计
5.3 集成钙钛矿光电探测器的制备及性能参数
5.3.1 光电探测器的制备
5.3.2 光电探测器的光电性能参数
5.4 集成钙钛矿光电探测器的纳米颗粒检测
5.4.1 钙钛矿光电探测器的微小颗粒探测
5.4.2 钙钛矿光电探测器的实时探测
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3750229
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究目的和意义
1.2 钙钛矿片上集成器件的发展概况
1.2.1 钙钛矿材料性质及其光学应用发展
1.2.2 钙钛矿片上集成的研究理念
1.2.3 钙钛矿激光研究现状
1.2.4 钙钛矿光电探测器研究及应用前景
1.2.5 涡旋激光在片上集成中的进展
1.3 现有研究结果的不足
1.4 本文的主要研究内容
第2章 甲氨基卤化物钙钛矿的光集成
2.1 引言
2.2 甲基氨基卤化铅钙钛矿及其制备加工
2.2.1 甲基氨基卤化铅钙钛矿的生长及半导体性质
2.2.2 甲基氨基卤化铅钙钛矿材料的光学性质
2.2.3 甲基氨基卤化铅钙钛矿与传统半导体工艺兼容性
2.3 钙钛矿光电探测器工作机理
2.3.1 工作机理
2.3.2 光电探测器的暗电流
2.3.3 光电探测器性能的关键参数
2.4 钙钛矿集成涡旋激光源
2.4.1 光学涡旋的奇点和拓扑荷数
2.4.2 具有特定轨道角动量的涡旋光
2.5 本章小结
第3章 钙钛矿微盘激光器的制备和表征
3.1 引言
3.2 钙钛矿可调集成激光器
3.2.1 波长可调钙钛矿微盘激光器的设计
3.2.2 可调钙钛矿激光器性能表征
3.2.3 可调机理分析及讨论
3.3 钙钛矿的自上而下的刻蚀制备技术
3.3.1 刻蚀钙钛矿样品的制备流程
3.3.2 样品的光学测量表征
3.4 圆盘钙钛矿激光器的激光性质
3.4.1 不同尺寸钙钛矿微盘表现的激光性质
3.4.2 自上而下刻蚀钙钛矿微盘激光器的可重复性
3.4.3 具有单向出射性的微盘激光器
3.4.4 制备特殊形状钙钛矿结构
3.4.5 利用刻蚀钙钛矿结构对光电探测器的探索
3.5 本章小结
第4章 钙钛矿涡旋片上激光光源
4.1 引言
4.2 涡旋激光的片上钙钛矿器件设计和制备
4.2.1 钙钛矿涡旋激光器设计
4.2.2 钙钛矿薄膜的制备及图案化器件加工
4.2.3 激光性能验证和器件制备工艺
4.3 钙钛矿涡旋片上激光器
4.3.1 垂直腔面发射激光
4.3.2 具有不同拓扑荷数的涡旋片上激光器
4.4 本章小结
第5章 片上集成钙钛矿光电探测器
5.1 引言
5.2 集成钙钛矿光电探测器的设计
5.3 集成钙钛矿光电探测器的制备及性能参数
5.3.1 光电探测器的制备
5.3.2 光电探测器的光电性能参数
5.4 集成钙钛矿光电探测器的纳米颗粒检测
5.4.1 钙钛矿光电探测器的微小颗粒探测
5.4.2 钙钛矿光电探测器的实时探测
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3750229
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3750229.html
