钒氧化物光电探测器的制备及性能研究

发布时间：2018-01-05 18:14

本文关键词：钒氧化物光电探测器的制备及性能研究　出处：《中国科学技术大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：钒氧化物半导体材料具有宽广的带隙分布,部分钒氧化物的维纳米结构也被证实具有良好的光电性能,这些都为钒氧化物在光电子学方面的潜在应用提供了支撑。一维纳米结构由于本身的局限性,包括大的电阻、小的面积和小的光电流等等限制了其在光电子器件中的实际应出。二维结构包括网格结构和大面积有序阵类结构,其效应是单根纳米线的集合体,这无疑可以大大促进一维微纳米结构的大规模集成化应用。基于以上考虑,本文利用水热法从一维纳米结构的可控合成入手,制备了不同形貌和尺寸的钒氧化物纳米单体,着眼于构筑有序可控大面积的纳米结构。在此基础上,本文系统研究了钒氧化物二维纳米材料的光电性能。本论文主要研究内容如下:(1)制备了尺寸较为均一的二氧化钒实心小球和空心小球,通过自组装的方法分别制备了近似单层排列的实心球薄膜和空心球薄膜。光电测试结果表明二氧化钒实心小球具有更优异的红外响应。(2)通过水热法制备了高度结晶和取向生长的VO2(A)纳米线,分别构筑了VO2(A)单根和纳米线薄膜光电探测原理型器件。在同样的测试条件下,纳米线薄膜器件的光电流是单根纳米线的15.9倍。(3)利用油-水-汽三相界面方法,制备了高度有序排列的VO2纳米线阵列薄膜,纳米线有序阵列的面积达到了平方毫米量级,并通过调控二氧化钒前驱体溶液的浓度和组装的时间,实现了对薄膜厚度的有效控。有序排列VO2(A)纳米线阵列构筑的红外光电器件的响应度为0.83 mA/W。将在氮气中退火后得到有序排列的VO2(M)纳米线阵列。器件的响应度为0.29 mA/W,上升和下降时间分别约为327和123 ms。(4)通过水热法制备和构筑了 VO2/CNT复合薄膜的红外光电探测器,结果表明CNT有助于增强VO2的红外性能。(5)基于白组装方法,制备了有乜序排列的W掺杂的VO2(M)纳米线阵列。在室温下显示出好的红外响应性能,器件的光电流为1.2 μA,响应度为21.4 mA/W,此性能高于纯的VO2纳米线阵列。(6)将制备的有序VO2在空气中退火,得到有序排列的V2O5纳米线阵列,在波长为450nm,3V偏压,光强度105mW/cm2的条件下,器件的响应度为160.3 mA/W,探测率为6.5 × 108 Jones,响应时间分别为17和12 ms,
[Abstract]:This paper studies the photoelectric properties of VO _ 2 / CNT composite thin films by hydrothermal method . ( 6 ) annealing the prepared ordered VO2 in air to obtain an ordered V2O5 nanowire array , under the condition that the wavelength is 450nm , 3V bias and light intensity 105mW / cm2 , the response degree of the device is 160.3 mA / W , the detection rate is 6.5 脳 108 Jones , the response time is 17 and 12 ms , respectively ,

【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN36

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