紫外光電探測器在紫外線告警系統(tǒng)、燃燒工程、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和國防系統(tǒng)均有廣泛應(yīng)用,作為一種新型的光電檢測技術(shù)已經(jīng)成為光電檢測的重點研究領(lǐng)域之一。隨著半導(dǎo)體材料制備技術(shù)及性能研究取得的進(jìn)展,具有高溫耐性且只吸收紫外線,適合在惡劣環(huán)境中使用的寬禁帶半導(dǎo)體材料逐漸發(fā)展成為當(dāng)前高新技術(shù)領(lǐng)域科學(xué)研究的一個熱點并得到應(yīng)用。TiO₂作為寬禁帶半導(dǎo)體材料之一,在光電檢測、光催化、染料敏化太陽能電池、水污染物治理、空氣凈化等其他相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用研究。石墨烯是由一層碳原子經(jīng)由sp²雜化緊緊地排列在一起,形成了一種蜂窩狀結(jié)構(gòu),由于獨特的結(jié)構(gòu),它所具有優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)特性,使得它在傳感器、儲能和顯示、半導(dǎo)體材料和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用潛力。本論文以TiO₂納米管材料為基礎(chǔ),通過與高遷移率的石墨烯相結(jié)合形成異質(zhì)結(jié),深入研究材料形態(tài)和異質(zhì)結(jié)優(yōu)化對光電探測器光電性能的影響。首先,本文基于陽極氧化法制備了TiO₂納米管。通過改變陽極氧化時間和電壓,對不同的TiO₂納米管進(jìn)行了形貌表征,測試結(jié)果... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

光電導(dǎo)型探測器結(jié)構(gòu)示意圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2光電導(dǎo)型探測器主要是利用光導(dǎo)材料作為通道，在兩端分開放置金屬電極作為歐姆接觸，并且當(dāng)導(dǎo)入的光子的能量高于能帶的能量時，半導(dǎo)體材料本身產(chǎn)生載流子，材料的電導(dǎo)率發(fā)生變化，產(chǎn)生光生電流，其強度取決于加的偏置電壓，如圖1-1所示，光生電荷的過程比較緩慢，導(dǎo)致光電導(dǎo)型紫外探測器的光響應(yīng)較慢[7-9]。除此之外，配置額外的電源耗能較大，增加了成本，從而限制了它在惡劣環(huán)境和大規(guī)模工業(yè)化下的應(yīng)用。1.2.2p-n結(jié)型紫外探測器當(dāng)p型與n型半導(dǎo)體相接觸時，電子和空穴相互擴散、復(fù)合及載流子的耗盡，在接觸區(qū)附近形成空間電荷區(qū)和耗盡層，結(jié)區(qū)兩邊形成內(nèi)建電場[10]，這個pn結(jié)就是構(gòu)成pn結(jié)型紫外探測器的核心。利用電場的作用，電子將漂移到n區(qū)，空穴將漂移到p區(qū)，并且當(dāng)擴散和漂移運動達(dá)到動態(tài)平衡時，將在半導(dǎo)體的接觸界面處創(chuàng)建一個穩(wěn)定的空間電荷區(qū)。如圖1-2，從能帶結(jié)構(gòu)角分析的話，n型半導(dǎo)體的能帶向上彎曲，p型半導(dǎo)體的能帶向下彎曲，費米能級將調(diào)整到相等的水平。當(dāng)紫外線到達(dá)器件表面時，半導(dǎo)體型半導(dǎo)體波彎曲到達(dá)設(shè)備表面，價帶中的電子發(fā)生激發(fā)躍遷，產(chǎn)生了光生載流子，并且由于電場的作用發(fā)生漂移，因此產(chǎn)生了電流。圖1-2p-n結(jié)型紫外探測器的能帶圖1.2.3肖特基型紫外探測器不同的半導(dǎo)體和金屬接觸時，由于兩者的功函數(shù)不同，形成一定的勢壘，稱為肖特基勢壘(schottkybarrierdiode，SBD)，這樣的結(jié)構(gòu)稱為肖特基結(jié)[11]。肖特基結(jié)型光電探測器具有更快的響應(yīng)速度，這是因為與pn結(jié)型需要載流子的擴散和漂

第一章緒論3移才能產(chǎn)生光電流相比，肖特基結(jié)產(chǎn)生的空間電荷區(qū)直接位于半導(dǎo)體表面上，光入射時，在SBD處直接產(chǎn)生光生載流子，從而形成電流[12-13]。ＭSＭ（金屬-半導(dǎo)體-金屬）型紫外探測器是由兩個背靠背的肖特基結(jié)構(gòu)成，由于它響應(yīng)帶寬大、噪聲小，所以在日盲型紫外探測器方面有廣泛應(yīng)用[14]。相較于pn結(jié)型紫外探測器，肖特基型紫外探測器在肖特基結(jié)處載流子較多，因此其制備工藝較為復(fù)雜及恢復(fù)時間長，不適用于工業(yè)化生產(chǎn)。1.2.4光電化學(xué)型紫外探測器光電化學(xué)型(PECC)紫外探測器結(jié)構(gòu)類似于染料敏化電池(DSSC)的結(jié)構(gòu)，PECC探測器具有“三明治”結(jié)構(gòu)，由工作電極、對電板與充滿在兩電極之間的電解液組成，見圖1-3。工作電極一般為透明的玻璃基底，透明導(dǎo)電氧化物層、半導(dǎo)體納米材料層組成。工作電極的王要功能是吸收光能并產(chǎn)生已經(jīng)收集光電子。其中透明導(dǎo)電層一般選用摻Sn的In2O3(ITO)或者摻F的SnO2(FTO)薄膜。電解液的功能是傳輸空穴，對電極一般由鉑(Pt)和透明導(dǎo)電物組成，Pt可以催化電解液的還原反應(yīng)[15-17]。圖1-3光電化學(xué)型紫外探測器1.3紫外探測器的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀紫外探測器對于軍事和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域非常重要，在導(dǎo)彈報警系統(tǒng)、紫外雙色制導(dǎo)、生物醫(yī)學(xué)檢測和紫外殺菌等方面有廣泛應(yīng)用，特別是光電倍增管和硅基二極管分別作為第一、二代典型紫外探測器已經(jīng)取得了長足進(jìn)展，但是相應(yīng)地也遇到了一些挑戰(zhàn)。光電倍增管由于其尺寸大，效率低下，和高壓工作下帶來的高成本而在實際應(yīng)用中受到某些限制。硅基紫外探測器體積小且電路簡單，早期硅材料是生

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