二氧化锡微米线的CVD生长及紫外探测器的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hn_hcg
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宽禁带金属氧化物半导体在光电子技术领域具有很大的应用潜力,近些年,大量的研究已经聚焦在这些领域:如太阳能电池、光电探测器、气敏传感器、发光二极管,已经聚焦在这些材料上。二氧化锡(SnO2)作为其中的一员,是一种Ⅳ-Ⅵ族化合物半导体材料,也是一种直接带隙半导体材料,禁带宽度为3.7~4.0e V,具有较高的载流子迁移率(250 cm2V-1S-1),在紫外探测领域具有开发和应用价值,可应用于生命医学、植物生长、火焰监测等领域。在材料制备方面,目前高结晶质量的氧化锡薄膜制备工艺已经成熟,但是需要使用比较昂贵的设备如MBE、MOCVD等,这样就增加了材料的制备成本。水热法是一种实验成本较低的方法,常用来制备微纳米材料,但是,利用此方法制备的二氧化锡纳米线,由于温度偏低,存在着材料内部缺陷多、结晶质量差、器件制作操作困难等缺点。所以如何生长出结晶质量高、可操作性强且成本低的氧化锡微米线,是非常值得研究的问题。因此,针对以上问题,本论文围绕SnO2微米线的生长及异质结紫外探测器件的设计与制备展开了研究工作,并取得了以下创新性研究成果。(1)利用化学气相沉积(CVD)的方法,通过将高纯石墨粉和高纯SnO2粉按照一定的比例混合,经过高温反应后,成功制备了二氧化锡微米线。微米线在肉眼下清晰可见,长度为5 mm~8 mm。经测试,可以确定我们制备的SnO2微米线为四方相的金红石型结构,且结晶质量较高,二氧化锡微米线外观呈四棱柱状结构,表面十分光滑。(2)采用化学合成法成功制备了高质量的P型CH3NH3PbBr3钙钛矿材料,成功制备了单根SnO2微米线光电探测器和经CH3NH3PbBr3表面修饰的SnO2基光电探测器。然后将其滴在SnO2微米线的表面,CH3NH3PbBr3均匀地分散在微米线的表面。与单根SnO2微米线器件比较,经过修饰后的SnO2微米线探测器表现出了更快的光谱响应速度,响应时间由几百秒缩短至1 s以内[1]。(3)利用PEDOT:PSS与SnO2微米线结合,成功制备了PEDOT:PSS/SnO2异质结自供能光电探测器。在0 V偏压下,其响应峰值位于300 nm处,峰值响应度为20 m A/W。在5 V反向偏压下,其峰值响应度可达20 A/W。另外该探测器的响应速度相比于单根SnO2基光电探测器显著提高,响应时间缩短为0.2 s。
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