基于有机/无机复合钙钛矿光电探测器的制备与性能研究
发布时间：2021-07-25 23:20
光电探测器可以将光信号转化为电信号,在工业和科学研究领域具有广泛的应用基础。利用不同波段光之间相异的特性,光电探测器在环境污染检测、臭氧层空洞监测、安检、光通信、医疗诊断、火焰探测、红外夜视等领域已得到良好的应用。近年来,在用于制备光电探测器的材料中,新兴的有机无机复合钙钛矿CH3NH3PbX3（X=Cl,Br,I）材料吸引了科研工作者们广泛的研究兴趣。复合钙钛矿材料带隙窄、吸收系数高、激子结合低、可以良好地探测紫外到近红外光波段;通过调节钙钛矿材料中的离子配比可以连续调节其能带位置,便于与不同的半导体材料形成能带匹配的结构;复合钙钛矿的扩散系数长、载流子迁移率高,能够有效地分离和传输载流子;良好的溶液加工性以及低温结晶性则有利于钙钛矿适应不同的制备方式,便于与不耐高温的材料结合。因此,充分地利用钙钛矿的优点设计出基于钙钛矿材料的复合结构以满足新的发展趋势（自驱动性、柔性和多功能性）具有非常重要的意义。本论文主要围绕有机无机复合钙钛矿材料设计并制备高性能的复合光电探测器,从而弥补钙钛矿材料存在的不足,拓宽钙钛矿光电探测器的应用范围。从载流子动力学（载流子的产生,分离,传输）的角度考虑,...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１．当前中国及世界的能源结构ｔ１］??除了安全方面的考量外，众所周知，人类本身是利用人类的五官来探知外界信号，??
。光电探测器的出现和发展使人类对光的认知??更加全面，有利于人类对其加以利用，以便更好的服务于人类的生活。此外，即使在??人类可观测的可见光波段，光电探测器也比人眼观测的结果准确，光电探测器能够观??测到人眼难以看到的极弱光并直观准确的用电信号告知人类光功率等信息。基于这些??优点，光电探测器在人类生活中的应用越来越广泛。如图丨－２所示，基于不同波段光??具备的特性，光电探测器在环境污染检测、臭氧层空洞监测、安检、光通信、医疗诊??断、火焰探测、红外夜视等领域都已取得良好的应用??图１－２．光电探测器在人类生活中的应用：（ａ）环境污染检测，（ｂ）臭氧层空洞监测，（ｃ）安检，??（ｄ）光通信，（ｅ）医疗诊断，⑴火焰探测，（ｇ）红外夜视??基于光电探测器对人类生活的重要性，开发出高效可控的光电探测器具有重大意??义，值得人们投入大量的人力以及物力来进行研究。本文将围绕光电探测器进行深入??地研究与探讨。??１丄１光电探测器的分类??依据不同的分类标准，可以将光电探测器分成不同的类型。例如，按照光电探测??器工作的光波段来划分，可以将光电探测器分为紫外光探测型、可见光探测型、红外??２??
光子型光电探测器，依??照结构可进一步再细分为光电二极管型（异质结型，ｐ－ｉ－ｎ结型）。依据本文研究的光电??探测器类型，首先讨论一下其工作原理等。光子型探测器作为较为常见的光电探测器，??其基于量子光电效应来工作，当在半导体材料吸收波长范围内的光照射到探测器上时，??探测器中作为吸光层的光敏半导体价带上电子会吸收光子能量跃迁到导带上并在价??带上留下一个空穴。如果半导体禁带中存在杂质能级，则同时会发生非本征态激发。??对于异质结型光电探测器来说，以ｐ型半导体和ｎ型半导体结合举例，如图１－３所??示，Ｅｇｌ、Ｅｇ２分别为ｐ、ｎ型半导体的禁带宽度，￡ｎ、五ｎ为对应半导体的费米能级位??置，Ｅｄ、Ｅｃ２为对应半导体的导带位置，ＥＶ１、ＥＶ２为对应半导体的价带位置，Ｗ，、Ｗ２??为真空能级与费米能级的能Ｍ差。??Ｉ??ｍ?￣￣ｒ??ｉ＼?个??真空能级?ｗ?Ｉ?、、?，????—???▼?ｍｎ?Ｉ?＾?厂了???ｉ－，ｙｉ?Ｉ?ｌ?７???ｘ＼?■？〇?＊２??图１－３．?ｐ型半导体ｎ型半导体形成异质结前后的能带图??不考虑材料表面态影响，当这两种不同类型的半导体材料紧密接触形成异质结时，??由：ｆｎ型半导体的费米能级（Ｅｎ）较高，电子将从ｎ型半导体流向ｐ型半导体，空穴则??是从ｐ型半导体流向ｎ型半导体，直到两边半导体费米能级等高时，此时异质结处于??热平衡态并且在交界处形成空间电荷区。两边正负空间电荷间产生内建电场使得空间??电荷区能带发生弯曲，能带弯曲总量等于真空能级的弯曲量ｍ］。ＳＰ，??ｃｊＶｄ＝ｃｊＶｄ＼?＋?＝?Ｅｎ－?Ｅｖ＼?（１．１）??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]变分法计算ZnO量子点中激子的基态能[J]. 王志军,宋立军,王之建,李守春,张金宝,王泽恒,吕有明,申德振,张吉英,范希武,元金山. 发光学报. 2004(04)
本文编号：3302975
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１．当前中国及世界的能源结构ｔ１］??除了安全方面的考量外，众所周知，人类本身是利用人类的五官来探知外界信号，??
。光电探测器的出现和发展使人类对光的认知??更加全面，有利于人类对其加以利用，以便更好的服务于人类的生活。此外，即使在??人类可观测的可见光波段，光电探测器也比人眼观测的结果准确，光电探测器能够观??测到人眼难以看到的极弱光并直观准确的用电信号告知人类光功率等信息。基于这些??优点，光电探测器在人类生活中的应用越来越广泛。如图丨－２所示，基于不同波段光??具备的特性，光电探测器在环境污染检测、臭氧层空洞监测、安检、光通信、医疗诊??断、火焰探测、红外夜视等领域都已取得良好的应用??图１－２．光电探测器在人类生活中的应用：（ａ）环境污染检测，（ｂ）臭氧层空洞监测，（ｃ）安检，??（ｄ）光通信，（ｅ）医疗诊断，⑴火焰探测，（ｇ）红外夜视??基于光电探测器对人类生活的重要性，开发出高效可控的光电探测器具有重大意??义，值得人们投入大量的人力以及物力来进行研究。本文将围绕光电探测器进行深入??地研究与探讨。??１丄１光电探测器的分类??依据不同的分类标准，可以将光电探测器分成不同的类型。例如，按照光电探测??器工作的光波段来划分，可以将光电探测器分为紫外光探测型、可见光探测型、红外??２??
光子型光电探测器，依??照结构可进一步再细分为光电二极管型（异质结型，ｐ－ｉ－ｎ结型）。依据本文研究的光电??探测器类型，首先讨论一下其工作原理等。光子型探测器作为较为常见的光电探测器，??其基于量子光电效应来工作，当在半导体材料吸收波长范围内的光照射到探测器上时，??探测器中作为吸光层的光敏半导体价带上电子会吸收光子能量跃迁到导带上并在价??带上留下一个空穴。如果半导体禁带中存在杂质能级，则同时会发生非本征态激发。??对于异质结型光电探测器来说，以ｐ型半导体和ｎ型半导体结合举例，如图１－３所??示，Ｅｇｌ、Ｅｇ２分别为ｐ、ｎ型半导体的禁带宽度，￡ｎ、五ｎ为对应半导体的费米能级位??置，Ｅｄ、Ｅｃ２为对应半导体的导带位置，ＥＶ１、ＥＶ２为对应半导体的价带位置，Ｗ，、Ｗ２??为真空能级与费米能级的能Ｍ差。??Ｉ??ｍ?￣￣ｒ??ｉ＼?个??真空能级?ｗ?Ｉ?、、?，????—???▼?ｍｎ?Ｉ?＾?厂了???ｉ－，ｙｉ?Ｉ?ｌ?７???ｘ＼?■？〇?＊２??图１－３．?ｐ型半导体ｎ型半导体形成异质结前后的能带图??不考虑材料表面态影响，当这两种不同类型的半导体材料紧密接触形成异质结时，??由：ｆｎ型半导体的费米能级（Ｅｎ）较高，电子将从ｎ型半导体流向ｐ型半导体，空穴则??是从ｐ型半导体流向ｎ型半导体，直到两边半导体费米能级等高时，此时异质结处于??热平衡态并且在交界处形成空间电荷区。两边正负空间电荷间产生内建电场使得空间??电荷区能带发生弯曲，能带弯曲总量等于真空能级的弯曲量ｍ］。ＳＰ，??ｃｊＶｄ＝ｃｊＶｄ＼?＋?＝?Ｅｎ－?Ｅｖ＼?（１．１）??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]变分法计算ZnO量子点中激子的基态能[J]. 王志军,宋立军,王之建,李守春,张金宝,王泽恒,吕有明,申德振,张吉英,范希武,元金山. 发光学报. 2004(04)
本文编号：3302975
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