【摘 要】
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近红外光电探测器被广泛应用于红外成像系统、红外导航与瞄准系统、红外跟踪仪、光纤通信系统、红外测温仪等许多军事和民用领域的装备仪器中,受到人们的广泛关注和研究。基于传统半导体材料的近红外光电探测器由于器件结构复杂、制备工艺繁琐、成本较高等问题,逐渐难以满足当前高性能、高集成度和低成本的要求。近年来,由新兴的二维材料与传统的窄禁带半导体材料组成的二维/三维（2D/3D）杂化异质结为设计高性能的近红外光
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近红外光电探测器被广泛应用于红外成像系统、红外导航与瞄准系统、红外跟踪仪、光纤通信系统、红外测温仪等许多军事和民用领域的装备仪器中,受到人们的广泛关注和研究。基于传统半导体材料的近红外光电探测器由于器件结构复杂、制备工艺繁琐、成本较高等问题,逐渐难以满足当前高性能、高集成度和低成本的要求。近年来,由新兴的二维材料与传统的窄禁带半导体材料组成的二维/三维（2D/3D）杂化异质结为设计高性能的近红外光电探测器提供了一种新的途径。得益于二维材料的高载流子迁移率、良好的稳定性以及带隙可调等优点,这些异质结近红外光电探测器具有较强的内建电场,可以快速分离和传输光生载流子,抑制暗电流噪声,具有相对较高的比探测率和较快的响应速度。然而,由于杂化异质结较高的折射率和较低的吸收系数,降低了器件的光吸收效率,限制了器件性能的进一步发展。本文提出利用（PEA）2（MA）n-1PbnI3n+1准二维钙钛矿薄膜作为减反射层,增强PdTe2/Ge异质结构近红外光电探测器的性能,具体研究内容如下:通过电子束蒸镀技术和热辅助碲化法,成功合成了高质量的二维PdTe2薄膜,进而通过湿法转移技术构筑了PdTe2/Ge异质结构光电探测器;在此基础上通过两步配体交换旋涂法在PdTe2/Ge异质结表面引入了（PEA）2（MA）n-1PbnI3n+1准二维钙钛矿薄膜作为减反射层,并对引入减反射层前后器件的光电性能进行了表征与分析。通过实验和仿真证明了上述准二维钙钛矿减反射涂层通过陷光效应有效地提升PdTe2/Ge异质结近红外光电探测器的性能,并且可以通过优化钙钛矿薄膜的厚度,使器件在1550 nm波长下的响应度和比探测率等性能提升接近一倍。具体而言,在引入最优厚度的准二维钙钛矿减反层之后,器件在功率为70μW·cm-2的1550 nm波长的光照下,零偏压时的响应度从526.4 m AW-1提高到976.2 m AW-1,比探测率从2.43×1011 Jones提高到4.78×1011 Jones。同时,包括暗电流和响应速度在内的其他性能参数基本保持不变。此外,由于上层准二维钙钛矿薄膜的可以更好地阻隔空气中水氧的侵蚀,该光电探测器也表现出优良的空气稳定性。本文的研究结果表明准二维钙钛矿薄膜可以很好地作为性能稳定的减反射涂层极大地增强PdTe2/Ge异质结近红外光电探测器的性能。本文的研究不仅为提高2D/3D混合维度异质结近红外光电探测器的性能提供了一条简便的途径,而且拓宽了钙钛矿材料的应用范围。
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