【摘 要】
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具备着优异的结晶度、较高的表面积和体积比的二维材料常被用来制备光电探测器,制备的光电探测器具有较高的响应度和光电导率增益。最近,一种新型的二维半导体材料Bi2O2Se由于具有超高的电子迁移率特性、合适的带隙宽度、良好的环境稳定性和自调制掺杂效应等特点,它被应用在光电探测器、场效应晶体管、超级电容器等领域,并且显示出优异的性能。光电探测器是一种将光信号转换为电信号的电子设备,在火灾监测、工业控制、医
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具备着优异的结晶度、较高的表面积和体积比的二维材料常被用来制备光电探测器,制备的光电探测器具有较高的响应度和光电导率增益。最近,一种新型的二维半导体材料Bi2O2Se由于具有超高的电子迁移率特性、合适的带隙宽度、良好的环境稳定性和自调制掺杂效应等特点,它被应用在光电探测器、场效应晶体管、超级电容器等领域,并且显示出优异的性能。光电探测器是一种将光信号转换为电信号的电子设备,在火灾监测、工业控制、医疗分析以及光通信等方面有着广泛的应用。传统的光电探测器需要外加偏压才能持续工作,限制了其在极端条件下的应用,制作工艺也很复杂,然而光电化学型光电探测器可以利用半导体和电解质形成的内置电场,在没有外部电压的情况下正常工作。Bi2O2Se和光电化学型光电探测器的优点是本论文研究的起点,本论文是在Bi2O2Se纳米片的基础上制备光电化学型的光电探测器,并进行了测试。在第一个工作中,我们用复合熔融盐法合成Bi2O2Se纳米片,并将其作为工作电极制备了光电化学型的光电探测器,随后展开了光电性能的测试,测试是在电压为0 V的情况下进行的,因此本工作的亮点是自供电。测得的最大响应度和最快的响应时间分别为20μA/W和0.12 s,随后还测试了Bi2O2Se纳米片的时间稳定性和循环稳定性,结果表明Bi2O2Se纳米片具有良好的光电性能和稳定性。在第二个工作中,我们通过机械复合法合成Bi2O2Se/rGO复合材料,并且制备了基于固态电解质的Bi2O2Se/rGO的柔性光电探测器,相比较液态电解质型的光电探测器,这种固态电解质型的光电探测器拥有小巧的体积,轻薄的重量和便于携带等优点。光电化学测试结果表明,基于固态电解质的Bi2O2Se/rGO光电探测器在0 V下具有优异的光响应特性,当光功率为120 m W/cm2时,其光电流密度为400 n A/cm2,另外,在经过不同弯曲程度和多次弯曲次数后,Bi2O2Se/rGO光电探测器的电流值没有明显的下降,说明Bi2O2Se/rGO光电探测器显示出较好的柔韧性。最后,经测试的Bi2O2Se/rGO光电探测器显示出良好的稳定性,1000s后光电流虽有所下降,但是这个下降值是在允许的范围内,电流数值为原始值的81%。结果表明,Bi2O2Se/rGO的复合结构在柔性光电探测器领域具有较大的潜力,并且具备着较好的稳定性、优良的机械应变能力和优异的光电性能。
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