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近年来,光电探测器作为一种可以用来获取、记录和分析信息的光电器件,受到了越来越多的关注。目前,绝大多数用来制备光电探测器的材料都是n型半导体,人们通过研究光照前后材料电导率的变化来反映光电探测器的性能。但是这种材料制备的光电探测器具有很高的暗电流,不能同时满足高响应度、低暗电流光电探测器的要求。因此,p-n结型的光电探测器成为了研究的热点。作为p-n结型光电探测器的重要部分之一,p型半导体材料因为其较大的空穴有效质量、较差的稳定性和复杂的制备工艺,使得制备高性能的p型光电探测器仍然是一个巨大的挑战。金属氧化物半导体因其优异的光电性能和高的热稳定性,并且易于制造而备受关注,使得它们在p型光电探测器的研究中脱颖而出。在众多的p型金属氧化物中,CuO因为其较窄的禁带宽度,高本征载流子浓度,高吸收系数,使得它有望被用来制备高性能的p型光电探测器。并且我们可以通过掺杂的手段来优化CuO的薄膜质量、光学性能,调整其禁带宽度,这可以提高CuO光电探测器的光电性能,有效地拓宽光电探测器的响应波长范围。本文通过溶胶凝胶法制备了不同Ni掺杂浓度的CuO薄膜,研究了CuO薄膜的结晶质量和吸收系数随Ni掺杂浓度的变化。并制备了基于这种薄膜的光电导型光电探测器,分析了Ni掺杂对光电探测器性能的影响。针对这种光电导型光电探测器暗电流大的问题,我们又制备了CuO/甲基氨碘铅(MAPbI3)异质结型光电探测器,研究了异质结结构对光电探测器性能的影响。本文的主要研究内容和创新之处包括以下几点:(1)采用溶胶凝胶法制备不同Ni掺杂浓度(0%,20%,40%)的CuO薄膜,研究了不同Ni掺杂浓度对CuO薄膜结晶质量和吸收系数等光学性能的影响。本文采用溶胶凝胶法制备了Ni掺杂浓度为0%,20%和40%的CuO薄膜(CuO,Cu0.8Ni0.2O,Cu0.6Ni0.4O)。我们通过X射线衍射、X射线光电子能谱和原子力显微镜测试分析了薄膜的结晶质量、元素组成和表面形貌,发现20%的Ni掺杂可以有效改善薄膜质量;采用X射线能量色散谱分析了薄膜中Cu和Ni的含量比例。并且通过对薄膜的吸收光谱进行了测试,进一步探究Ni掺杂对CuO薄膜吸收系数的影响,结果表明,20%Ni掺杂的薄膜对可见光波段的吸收系数更高。根据实验测试结果可知,本文采用的溶胶凝胶法可以对CuO薄膜进行有效地Ni掺杂,掺杂后薄膜中Cu、Ni元素的原子百分比与我们预期的结果几乎一致。此外,20%的Ni掺杂不仅有效地提高了薄膜的结晶质量,减少了薄膜表面的缺陷和杂质,而且通过对比掺杂前后薄膜的吸收光谱发现,20%的Ni掺杂可以提高薄膜在400-780 nm波段的吸收系数,这为后续制备基于这种薄膜的高质量的可见-近红外光电探测器做了充分的准备。(2)采用溶胶凝胶法制备了基于CuO的光电探测器,并研究了Ni掺杂浓度对光电探测器性能的影响。本文将制备的Cu1-x-x Nix O(x=0,0.2,0.4)薄膜作为光电探测器的感光层,制备了Cu1-x-x Nix O光电探测器。并通过改变入射光的波长400–780 nm,以及入射光的功率从1 mW/cm2到5 mW/cm2,研究了Cu1-x-x Nix O光电探测器的性能随Ni掺杂浓度、入射光波长和入射光功率的变化。经过分析发现,Cu1-x-x Nix O(x=0,0.2,0.4)光电探测器均对635 nm的入射光有良好的响应,其中Cu0.8Ni0.2O光电探测器在635 nm激光照射下具有最高的光电流(6×10-7 A)、响应度(26.46 A/W)和外量子效率(5176%)。此外,与其他两种光电探测器相比,Cu0.8Ni0.2O光电探测器对780 nm的入射光有很好的响应度。结合之前对Ni掺杂CuO薄膜结晶质量的分析,证明可以通过Ni掺杂来改善CuO光电探测器的性能,提高光电探测器的光电流、响应度和外量子效率。并且Cu0.8Ni0.2O薄膜与未掺杂的CuO薄膜相比,表面粗糙度更低,这就使得在相同的外加偏压条件下,Cu0.8Ni0.2O光电探测器内部产生的电场更加均匀,从而进一步提升了光电探测器的性能。由于掺杂过后Cu0.8Ni0.2O薄膜内部杂质能级的存在,并且Cu0.8Ni0.2O薄膜对780 nm波段附近的吸收系数更高,使得Cu0.8Ni0.2O光电探测器的探测波长范围拓展到780 nm附近,实现了可见-近红外的有效探测。(3)采用异质结型的光电探测器结构,研究CuO/甲基氨碘铅异质结光电探测器的光电性能。本文将CuO和甲基氨碘铅薄膜复合,制备出了一种异质结型的光电探测器。通过对比这种光电探测器和纯CuO、纯甲基氨碘铅光电探测器在相同入射光条件下的电流电压曲线发现,CuO/甲基氨碘铅异质结光电探测器可以将暗电流从10-9 A抑制到10-12 A,开关比提升到3000。这是因为CuO/甲基氨碘铅异质结中存在着内建电场,光电探测器在光照下可以不施加外加偏压而产生光电响应,有效地抑制了暗电流。这种异质结型的光电探测器不仅有效地抑制了暗电流,大大降低了光电探测器的功耗,还为后续将Cu0.8Ni0.2O薄膜与甲基氨碘铅薄膜复合,大规模制备更高性能的光电探测器打下了基础。