【摘 要】
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金属中的自由电子可以通过表面等离激元共振的非辐射驰豫被激发为热载流子。在金属纳米结构与半导体形成的肖特基结构,在金属一侧因外界光照射而产生的表面等离激元共振会诱导产生热载流子,热载流子在内建电场或外加偏压下被收集,实现光电转换。这打破了半导体禁带宽度的限制,拓宽了光电器件的响应范围,这一优势引起了极大地关注。该论文以有机半导体喹啉铝（Alq3）为研究对象,用热蒸镀法制备了ITO/喹啉铝（Alq3）
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（61922060,61775156,61905173,61805172,U1710115）； 山西省重点研发（国际合作）项目（201803D421044）； 山西省自然科学基金（201801D221029）； 霍英东教育青年教师项目（20171402210001）
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金属中的自由电子可以通过表面等离激元共振的非辐射驰豫被激发为热载流子。在金属纳米结构与半导体形成的肖特基结构,在金属一侧因外界光照射而产生的表面等离激元共振会诱导产生热载流子,热载流子在内建电场或外加偏压下被收集,实现光电转换。这打破了半导体禁带宽度的限制,拓宽了光电器件的响应范围,这一优势引起了极大地关注。该论文以有机半导体喹啉铝（Alq3）为研究对象,用热蒸镀法制备了ITO/喹啉铝（Alq3）/银纳米颗粒（Ag NPs）/Al热载流子光电探测器,并对其展开研究。通过利用金属纳米颗粒激发便面等离激元效应产生热载流子进行光电转换,拓宽了光电探测器响应范围至近红外波段。在此基础上,通过在Alq3上方引入不同的界面层以改善器件的工作可靠性及光电探测性能。研究工作具体如下:（1）研究了Ag NPs对ITO/Alq3/Ag NPs/Al热载流子光电探测器的性能影响。本文以0.02nm/s的蒸镀速率制备银纳米颗粒,并将其掺入至ITO与Alq3之间。入射光照射Ag NPs激发表面等离激元共振效应,经非辐射衰减诱导产生热载流子,进而在Alq3不吸光的波段实现有效光电探测。与ITO/Alq3/Ag NPs/Al热载流子光电探测器相比,该器件的响应波段从375nm拓展至850nm。此外,在850nm波段,器件的亮暗电流比达到25。（2）研究了不同界面层对有机热载流子光电探测器工作可靠性及性能的影响。由于在有机层上直接通过热蒸镀法沉积金属,金属会渗入有机层,破坏有机薄膜,使得器件性能变差。基于此,我们在金属层和有机层之间插入界面层,以期保护有机薄膜层的不被破坏。本文分析比较了BCP、Bphen和Al2O3这三种不同材料的界面层。其中,以BCP为界面层的有机热载流子光电探测器效果最佳。ITO/Alq3/Ag NPs/Al结构的光电探测器经BCP界面层修饰后,重复率从10%提高至60%。此外,暗电流得到了有效的降低,从40 p A降低至5p A。亮暗电流比从25提高到60。总之,本论文提出了用金属纳米颗粒修饰有机热载流子光电探测器,实现了拓宽光电探测器响应波段的目标。此外,我们通过插入层的引入,进一步提高器件的重复性与降低其暗电流。本论文的工作内容为今后拓宽吸收光谱、降低暗电流与提高重复性等方面的研究提供参考。
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