基于低维半导体材料的紫外/可见光电探测器的制备及其性能的研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yc668
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光电探测器按照工作波段可以分为:紫外光探测器、可见光探测器和红外光探测器。紫外和可见光电探测器被广泛应用在各种领域,包括空间通信、环境监测,以及军事侦察,虽然紫外和可见光电探测器拥有巨大的应用和市场潜力,但该波段的探测器研究进展较为缓慢。本文章主要研究了基于宽禁带半导体TiO2材料的紫外光电探测器和钙钛矿材料FA0.85Cs0.15PbI3的可见光探测器,主要取得以下研究结果:1)通过将单层石墨烯转移到立方相金红石型TiO2纳米棒阵列上,构筑了一种灵敏的紫外光电探测器。其中,立方相TiO2纳米棒阵列采用水热法生长在FTO基底上。以上方法制备的紫外光电探测器对紫外光非常敏感,但对白光却毫无响应。器件的响应率和比探测率分别为52.1 A/W和4.3×1012 Jones。此外,我们还采用一种湿法处理来降低水热合成中产生的大量缺陷。经对比发现,湿法处理后该器件的响应度有所下降,但响应速度(上升时间:80 ms,下降时间:80 ms)和比探测率却大大增加。研究结果表明,该SLG/TiO2NR/FTO紫外光探测器在未来光电设备和系统拥有良好的潜在应用。2)我们报道了由FA1-xCsxPbI3薄膜组成的高性能可见光探测。通过简单的旋涂方法,将不同含量的Cs掺杂到FAPbI3中,制备出不同成分含量的FA1-xCsxPbI3(x=0.1,0.15,0.1和0.3)薄膜材料。进一步光电特性研究表明,基于FA0.85Cs0.15PbI3材料的光电探测器在400到750nm范围内均有明显的光响应,但当外加波长大于750 nm时,器件的响应开始减弱。最终经计算发现,该器件的响应率和比探测率分别为5.7 A/W和2.7×1013 Jones。此外,器件的LDR值约为76.3 dB。同样值得注意的是,器件在3V的偏压下具有超快的响应速度(tr/tf:117 ns/148 ns)。根据霍尔效应研究发现,这种快速的响应可能与相对较高的电子迁移率、低的陷阱密度有关。最后,该器件可以在空气中稳定存放45天,并且可以保证良好的器件性能。总之,这种基于FA1-xCsxPbI3材料的可见光探测器具有响应范围宽、比探测率高、响应速度超快的特性,有望在高性能光电探测器领域得到很好地应用。
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