等离激元热载流子转移增强的光探测器

发布时间：2023-04-20 23:18

　　物理化学制备方法在微观结构制备领域的快速发展,使得性质依赖于纳米结构形状、尺寸和周围介质常数的等离激元迅速成为了各个学科领域的研究热点。金属-半导体异质结中的局域表面等离激元共振影响半导体的光电性质,为光电子器件的研究开辟了新的道路。目前,基于金属-半导体异质结的光电子器件有许多是利用热载流子转移机制提高光电转换效率。等离激元通过非辐射衰减产生热载流子,对于拥有独特d带结构的金纳米颗粒(Au NPs)产生的热空穴的能量和数量都大于热电子。但是由于热空穴的自由程比热电子的小,导致了热空穴的收集相对困难。因此,大多数的报道是金属-半导体等离激元热电子转移。从等离激元热空穴转移的角度来看,金属与p型半导体的耦合要比与n型半导体更好。氧化亚铜(Cu₂O)是典型的p型半导体材料,其出色的光电性质让它在很多领域有着广泛的应用。随着等离激元学的快速发展,金属-半导体异质纳米结构的等离激元能量转移为Cu₂O的发展注入了新的活力。在金属-半导体异质纳米结构中,等离激元引起的热载流子转移到邻近半导体中产生光电流。本论文设计并制备了新型的Cu₂

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 等离激元热电子转移研究进展
    1.2 氧化亚铜纳米线的结构与性质
        1.2.1 氧化亚铜的晶体结构及光学特性
        1.2.2 氧化亚铜纳米结构及制备
        1.2.3 氧化亚铜纳米线
    1.3 金属-半导体光探测器的研究进展
    1.4 论文内容和结构安排
第二章 等离激元引起的热载流子的基础理论
    2.1 局域表面等离激元
    2.2 表面等离激元引起的热载流子及其能量分布
        2.2.1 等离激元的衰减方式
        2.2.2 朗道阻尼
        2.2.3 热载流子的产生
        2.2.4 热载流子的能量分布
    2.3 表面等离激元热载流子转移
    2.4 本章小结
第三章 氧化亚铜-金纳米线光探测器的制备
    3.1 氧化亚铜纳米线的制备
    3.2 金纳米颗粒的制备
    3.3 氧化亚铜纳米线与金纳米颗粒的结构与形貌
        3.3.1 Cu₂O和Au的X射线衍射
        3.3.2 Cu₂O和Au的形貌表征
        3.3.3 氧化亚铜纳米线与金纳米颗粒的光学特性
    3.4 氧化亚铜-金纳米线光探测器的制备
        3.4.1 场效应晶体管衬底的制备
        3.4.2 Cu₂O-Au NWs光探测器的制备
    3.5 本章小结
第四章 氧化亚铜-金纳米线光探测器光电性能
    4.1 Cu₂O场效应晶体管的电学性能
    4.2 Cu₂O-Au NWs光探测性能的研究
        4.2.1 Cu₂O-Au NWs光探测器的光暗电流对比
        4.2.2 Cu₂O-Au NWs光探测器的光谱响应度
        4.2.3 Cu₂O-Au NWs光探测器的光响应速度
        4.2.4 Cu₂O-Au NWs光探测器的外量子效率
        4.2.5 Cu₂O-Au NWs光探测器的探测率
        4.2.6 Cu₂O-Au NWs光探测器的信噪比
        4.2.7 Cu₂O-Au NWs光探测器的光功率探测
        4.2.8 Cu₂O-Au NWs光探测器的稳定性分析
    4.3 氧化亚铜-金纳米线热载流子转移机制
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
学术成果
致谢



本文编号：3795357