高压下复合半导体CdI2(AD)的热稳定性及光敏性能研究

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有机-无机复合半导体材料和器件设计的初衷是希望能够将两种组份的优点结合起来,获得具有优良综合性能的复合半导体光电器件。尽管有机-无机复合半导体光电器件的研究取得了很大进展,但实际的结果与人们的期望值相去甚远:不论是有机-无机复合半导体光伏器件、场效应器件还是传感器,它们的电学性能大多数情况下都只是两种组份性能的"折衷值",另外大多数复合半导体的稳定性能较差,给实际研究和应用过程带来较大的困扰。出现这种现象的根本原因在于复合半导体中存在大量的有机-无机界面以及微晶-微晶界面(晶界),在载流子输运过程中这些界面会阻碍载流子的传输,从而使复合半导体材料和器件的性能明显劣化。为了提高复合半导体的稳定性和探索生长复合半导体晶体的新方法,本文以碘化镉-吖啶配合物型复合半导体CdI2(AD)为研究对象,系统研究了它在高压下加热时的物相结构、微观形貌的演变情况以及晶体生长过程,并考察了样品在激光辐照下的光电导性能及其关键影响因素。具体结果包括:(1)参照相关文献报道的方法,合成了有机-无机复合半导体CdI2(AD),并解析了它的晶体结构。(2)系统考查了有机-无机复合半导体CdI2(AD)在高压下的结构稳定性以及形貌演变规律。发现高压下复合半导体的稳定性不仅明显提高,而且微晶晶粒之间相互扩散和生长过程加速,获得了由大尺寸、高结晶度的晶粒构成的陶瓷体样品。(3)通过一系列实验研究了复合半导体CdI2(AD)的光电响应性能,并分析了其中的关键影响因素。发现热压温度对样品的晶粒尺寸、结晶度有重要影响;在光电导性能测试过程中,样品中的光电流响应随着激发光功率的增强和波长的增大(405~671nm)明显增大;另外,施加到样品上的偏置电压增大时,光电流随着增大。(4)在复合半导体CdI2(AD)中发现了"可见光辅助红外敏感"现象:原先对红外光没有光电响应的复合半导体,在532nm激光辅助激发下对1064nm的红外光表现出明显的光电响应性能。该工作不仅证实了高压条件下,复合半导体的热稳定性增加,而且还为改善多晶陶瓷片或多晶薄膜形貌和生长晶体提供了新方法,在今后的研究当中尤为重要;另外,可见光辅助红外探测现象的发现也很有可能在今后红外探测新材料和器件的研制中发挥巨大的作用。
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