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由于具有一系列独特的物理化学性质,低维半导体材料在电子学、光电子学、力学、传感器等研究领域受到了广泛的关注。目前,随着纳米技术的发展以及半导体行业的需求,低维半导体材料的理论筛选、可控制备、量子尺度下物性研究均存在很多亟需解决的问题。在光电探测器研究领域,充当沟道材料的低维半导体需要具备合适的能带带隙、高质量的晶体质量以及可控的尺寸和几何结构。宽波段探测是现今光电探测技术的发展要求之一。本论文采用固态源化学气相沉积(CVD)方法可控制备了探测可见光的全无机钙钛矿前驱物PbI2纳米带以及探测红外光的全无机无铅CsSnX3钙钛矿纳米线阵列和全组份可调的Ⅲ-Ⅴ族半导体GaAs1-xSbx纳米线,并进一步研究了覆盖可见光到红外光的光电探测器的器件性能。具体内容归纳如下:1.可控制备大尺寸、高质量PbI2纳米带及其光电探测性能研究:采用简单易操作的固态源CVD方法实现两步法自催化制备大尺寸(长度大于100 μm)、高结晶质量的PbI2纳米带。制备的PbI2纳米带带隙为2.36eV,对可见光展示出良好的探测性能:4 pA的低暗电流,103-104的电流开关比,13 mA·W-1的响应率和425 ms和41 ms的上升与下降时间等。所有结果表明所制备的大尺寸、高质量PbI2纳米带在新一代高性能光电探测器件中有着巨大的应用潜力。相关结果发表在 Journal of Materials Chemistry C,2018,6,5746。2.可控制备全无机无铅钙钛矿纳米线阵列及其红外光探测性能研究:采用固态源CVD方法在云母衬底上可控制备了全无机无铅CsSnX3(X=Cl,Br和I)钙钛矿纳米线阵列。一方面,避免了 Pb元素的毒性:另一方面,减小现有的钙钛矿半导体材料带隙至近红外波段。通过调节Br/I元素比,所制备的CsSnX3(X=Br和I)钙钛矿纳米线阵列的带隙从1.84eV降低到1.34eV,并首次实现了基于全无机钙钛矿半导体材料的红外探测器件,展示出优良的探测性能:3.85×105 Jones的高探测率,54 mA·W-1的响应率以及83.8 ms和243.4 ms的上升与下降时间等。所有结果都表明制备的全无机无铅CsSnX3钙钛矿纳米线阵列在新一代高性能光电探测器中有着巨大的应用潜力。相关结果发表在The Journal of Physical Chemistry C,2019,123,17566。3.可控制备全组份可调GaAs1-xSbx纳米线及其红外探测性能研究:基于窄带隙Ⅲ-Ⅴ族半导体,可以通过能带工程实现宽谱段红外探测。该成果中采用简单且低成本的表面活性剂辅助固态源CVD方法可控制备了全组分可调的高质量GaAs1-xSbx纳米线,对1310 nm红外光展现出优秀的探测性能:5.6×108 Jones的高探测率,616.4 A · W-1的高响应率以及2.4 ms和6.3 ms的上升与下降时间等。总之,本研究结果将为宽波段光电探测器件沟道材料设计以及性能提升提供理论与技术支持。相关结果正在整理,待发表中。