【摘 要】
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光电探测器是一种基于光的波粒二象性的器件,将光信号转变为电信号,在民用、工业、军事等领域中被广泛使用。依据原理主要分为两种,一种是依据光伏效应,这种光电探测器主要工作在零偏置或反向偏置,有着低的暗电流和良好的量子效率,被用于弱光探测以及单光子探测,代表性产品有碲镉汞光电探测器以及铟镓砷光电探测器。另一种采用的是光电导效应,这种光电探测器必须工作在偏置电压下,主要是利用光照产生的光生载流子,提高载流
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光电探测器是一种基于光的波粒二象性的器件,将光信号转变为电信号,在民用、工业、军事等领域中被广泛使用。依据原理主要分为两种,一种是依据光伏效应,这种光电探测器主要工作在零偏置或反向偏置,有着低的暗电流和良好的量子效率,被用于弱光探测以及单光子探测,代表性产品有碲镉汞光电探测器以及铟镓砷光电探测器。另一种采用的是光电导效应,这种光电探测器必须工作在偏置电压下,主要是利用光照产生的光生载流子,提高载流子浓度从而提高材料的电导率,降低了电阻,在电路中就可以明显观察到电流增大。钙钛矿材料作为近年来最热门的研究方向之一,主要因为具有高宽带吸收、长的载流子寿命、大扩散长度、低的非辐射复合速率以及在紫外到近红外光谱高达10~5的吸收系数。石墨烯及其衍生物具有高迁移率、高透光性、可调浸润性、溶液可加工等特性,但光吸收差。因此将石墨烯与钙钛矿相互结合,依据光导效应,石墨烯作为沟道层,钙钛矿作为光吸收层,并将还原氧化石墨烯Ag-rGO加入,就可基于石墨烯钙钛矿复合材料构建一种新型光电探测器。本文主要利用化学气相沉积法在铜箔上生长单层石墨烯,然后采用湿法转移单层石墨烯到硅片上。钙钛矿薄膜的制备采用二甲基亚砜(DMSO)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)混合溶液溶解碘化铅(PbI2)以及碘甲胺(MAI),得到钙钛矿前驱体溶液,同时尝试往钙钛矿前驱体溶液中添加还原氧化石墨烯(Ag-rGO),然后通过一步法分别在单层石墨烯以及硅片上旋涂制备钙钛矿(CH3NH3PbI3)薄膜,最后生长铬金合金电极制备光电探测器。研究发现在石墨烯衬底上制备出来的钙钛矿薄膜表面形貌良好能够提高结晶度,同时石墨烯中的电子会进入钙钛矿体内占据了钙钛矿中的空位,产生光诱导栅控效应,所以添加了石墨烯的光电探测器比纯钙钛矿探测器整体响应率要高。最后通过往前驱体溶液中添加Ag-rGO,虽然损失了部分响应速度,但是却提高了响应率达到了四个数量级。这是由于Ag-rGO能够钝化钙钛矿表面,减少了缺陷,同时作为一个大桥,加快了载流子的分离,而银离子能够附着到钙钛矿表面起到表面等离共振效应,提高了材料的吸收性能,从而提高了器件响应率。本文通过研究石墨烯钙钛矿复合材料体系,摸索出一种在石墨烯上生长钙钛矿薄膜的工艺方法,分析不同材料光电探测器的性能。为石墨烯钙钛矿光电探测器的发展起到促进作用。
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