【摘 要】
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PbSe材料具有较小的禁带宽度（0.28e V）,较大的激子波尔半径（～46nm）的特点,其红外特性在军事和民用上具有很大的应用价值。本论文从理论和实验两个方面研究了硒化铅材料的特性,生长了不同形貌的PbSe纳米材料,研制了红外光电导型探测器。论文的主要工作如下:（1）采用密度泛函理论,计算了直径为1.68,2.40和2.70nm的PbSe纳米球的晶体结构、电子特性和光学特性。在材料结构上,计算获
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PbSe材料具有较小的禁带宽度（0.28e V）,较大的激子波尔半径（～46nm）的特点,其红外特性在军事和民用上具有很大的应用价值。本论文从理论和实验两个方面研究了硒化铅材料的特性,生长了不同形貌的PbSe纳米材料,研制了红外光电导型探测器。论文的主要工作如下:（1）采用密度泛函理论,计算了直径为1.68,2.40和2.70nm的PbSe纳米球的晶体结构、电子特性和光学特性。在材料结构上,计算获得的平均Pb-Se键长分别为2.953,3.043和3.049?,与体材料3.061?相比,分别存在3.528%,0.588%和0.392%长度的减少;在电子特性上,计算了纳米球对应的能级与态密度,HOMO-LUMO能隙分别为1.404,1.163和1.010e V,计算结果与双曲带模型吻合较好;在光学特性上,获得了不同尺寸PbSe纳米颗粒对应的吸收光谱图,吸收峰分别出现在660,903和1185nm处,可见随着尺寸的增大吸收峰发生红移。（2）采用热注入法制备了球形、纳米棒、立方体结构的PbSe纳米颗粒,通过控制反应条件,实现了PbSe纳米晶形貌和尺寸的可控生长。对于球形的PbSe纳米晶颗粒,通过控制反应时间,实现了平均直径在4～11nm的可控生长,对应的吸收峰在1380～2236nm之间,光学特性在近红外的可调谐,同时研究了纳米晶生长过程中的“聚焦”效应;对于棒状PbSe纳米晶,分别获得了分支、“I”型、和“L”型结构纳米结构,通过控制反应温度和时间,实现了平均臂长在4.2～21.6nm分布的分支纳米棒,光致发光在1301～1621nm,同时研究了纳米棒的生长机理;对于立方体PbSe纳米晶,实现了尺寸在14nm左右分布的可控生长,通过EDS对纳米晶的元素做了定性分析。（3）通过1,2-乙二硫醇对球形纳米晶进行表面处理,在氮气氛围中低温加热的方式在石英玻璃表面制备得到分布均匀的PbSe薄膜,最后通过银叉指电极制备了PbSe纳米材料的红外探测器。在300K的环境温度下测得探测器的响应度峰值出现在1740nm处,对应的响应度为45.40m A/W,噪声等效功率为1.26?10-9W,归一化探测率为1.40?10~8cm·Hz1/2·W-1。
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