【摘 要】
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近年来随着高新技术的不断发展,众多领域需求具有高性能、超宽谱且能够室温运转的光电探测器。目前商业化探测器如基于半导体探测器:硅（Si）、铟镓砷（In Ga As）、锗（Ge）,以及太赫兹探测器:Bolometer和肖特基二极管等,只能探测特定波长,难以满足目前众多领域对探测器的需求。热电型光电探测器通过吸收激光能量引起温度变化,进而借助各种热电效应将温度变化转变为电信号。热电型光电探测器不受波长的
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近年来随着高新技术的不断发展,众多领域需求具有高性能、超宽谱且能够室温运转的光电探测器。目前商业化探测器如基于半导体探测器:硅（Si）、铟镓砷（In Ga As）、锗（Ge）,以及太赫兹探测器:Bolometer和肖特基二极管等,只能探测特定波长,难以满足目前众多领域对探测器的需求。热电型光电探测器通过吸收激光能量引起温度变化,进而借助各种热电效应将温度变化转变为电信号。热电型光电探测器不受波长的限制,且可以在任意温度条件下工作。随着新型热电材料体系的更新,热电型光电探测器有望为室温运转的高性能、超宽谱光电探测器提供新的发展途径。本论文通过采用三维石墨烯及其与新型钙钛矿相复合的结构,以材料、器件结构和光电流产生的热电效应机理三个方面研究高性能、超宽谱热电型光电探测器。本论文主要工作包括以下内容:1.首先研究了三维泡沫石墨烯（3D GF）,镍骨架三维石墨烯（Ni-3D Gr）,去除镍骨架三维石墨烯（r Ni-3D Gr）,激光还原氧化三维石墨烯（LSG）不同种类三维石墨烯的光电性能,筛选出具有优异光电响应特性的三维石墨烯材料。结果表明3D GF和LSG两种材料器件能够产生较高的光响应并且响应时间较短。2.为了提高3D GF光电探测器的响应度,设计了基于3D GF的异种电极结构光热电型光电探测器。室温条件下,器件光谱响应范围300 nm-1.36 mm。在5V偏压下,最高的光响应度为10~3 A W-1,3d B带宽为78 Hz。3.制备钙钛矿CH3NH3PbI3（MAPbI3）宽光谱光电探测器并验证其热电性能。实验结果显示MAPbI3光电探测器在UV-Vis和NIR-THz波段,光电流的产生分别以光电导（PC）效应和光辐射热（bolometric）效应为主。在1V低偏压下,器件响应度在UV-Vis波段10~5m A/W和NIR-THz波段10~2m A/W较高的响应度。此外,在1064 nm光照下,器件展示出快的响应时间,上升时间76 ns和下降时间126 ns。4.制备了热电性能增强的LSG/PEDOT:PSS/MAPbI3复合bolometric型光电探测器。在零偏置电压下,LSG/PEDOT:PSS/MAPbI3复合结构光电探测器响应度高达100μA/W。由于LSG材料的加入,LSG/PEDOT:PSS/MAPbI3器件响应时间较慢为100 ms。5.设计了光热电性能优化的LSG/Cs Pb Br3复合材料自供电、柔性、超宽谱的光热电型光电探测器。器件在室温下显示出UV-THz范围内的超宽带光响应。在零偏压下展示出最大光响应度为135 m A/W和18 ms的响应速度。
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