焦綠石結(jié)構氧化物的光電特性研究
發(fā)布時間：2021-11-03 11:15
焦綠石氧化物是一類重要的電子功能材料,其化學通式為A2B2O7,只要滿足離子半徑和電中性的條件,A位、B位可以進行廣泛的化學替代,借此調(diào)控材料的宏觀性質(zhì),因而顯示出廣泛的應用價值。就光電探測器而言,Y2Hf2O7光學禁帶寬度約為5.0 eV,對應于250 nm日盲紫外光子的吸收;將Hf全部替換成Ir,Y2Ir2O7光學禁帶寬度約為0.4 eV,對應于3μm中波紅外光子的吸收。理論上,由Y2Hf2O7和Y2Ir2O7組成四元化合物Y2(Hfx,Ir1-x)2O7,通過改變材料的Hf/Ir原子百分比,就可實現(xiàn)Y2(Hfx
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
電磁波光譜分類[1]
2O7是在惡劣環(huán)境下能進行多波長光電探測的候選材料。1.2焦綠石結(jié)構氧化物的介紹焦綠石結(jié)構又稱燒綠石結(jié)構（pyrochlore），通用化學表達式為A2B2X7，其中A位為+3價陽離子，可容納半徑為0.087~0.151nm的離子（如Y、Bi、Mn、Sn或鑭系元素等）；而B位為+4價陽離子，可容納半徑在0.040~0.078nm的離子（Ir、Hf、Zr、Cu、Zn、Al等）[16]；焦綠石中的陰離子一般是O2-、OH-、F-等[17]。焦綠石結(jié)構氧化物陰離子為O2-，故通常使用A2B2O7或者說A2B2O6O′來表示。A2B2O7屬于面心立方晶系，F(xiàn)d-3m空間群[18–20]。如圖1-2所示，焦綠石中的氧化物結(jié)構可分為兩種，一種是容納了兩個B位離子的B2O6八面體，其位置與結(jié)構如圖中黃色八面體所示，另一種是赤銅礦（Cu2O）結(jié)構的A2O′，其中A位離子和O′分別如圖中淺綠色和藍色離子所示，這兩種氧化物互相貫穿而成網(wǎng)絡結(jié)構[21–24]。圖1-2焦綠石氧化物結(jié)構圖[21]一個完整的焦綠石氧化物晶胞中包含了八個A2B2O7單元。在典型的焦綠石型結(jié)構A2B2O7的分子中，根據(jù)經(jīng)驗，是否形成穩(wěn)定的焦綠石型結(jié)構取決于A3+與B4+的離子半徑及兩者的半徑比[25]。當0.87<rA<1.51、0.40<rB<0.78以及1.29<rA/rB<2.30時，形成穩(wěn)定的焦綠石型結(jié)構[26,27]。因此，焦綠石氧化物的結(jié)構是開放式的，占據(jù)A位、B位和O位的離子，在同時滿足離子半徑大孝比例以及
第一章緒論7圖1-3光導型探測器結(jié)構示意圖[33]在光電導探測器的工作過程中，光電導探測器能否產(chǎn)生光電效應，與入射光子的能量有關。只有達到一定能量的入射光，才能讓感光材料的價帶電子成功躍遷到導帶，而入射光的能量與其波長有關。要使探測器產(chǎn)生光電效應，入射光的波長λ與探測器的感光材料的禁帶寬度應滿足以下關系式：ghcE(1-1)式（1-1）中h為普朗克常數(shù)，c為真空中的光速，故hc為一固定常數(shù)，約為1240eV/nm，Eg為感光材料的禁帶寬度。由公式（1-1）可知，對于特定禁帶寬度的材料來說，只有波長小于一定值的光才能使其產(chǎn)生光電效應。（2）光伏（PV）型探測器：光伏型探測器的感光材料一般具有p-n結(jié)區(qū)，或者肖特基接觸結(jié)區(qū)。p-n結(jié)是由p型材料和n型材料，通過一定的工藝制備形成的異質(zhì)結(jié)，具有這種結(jié)構的光電探測器通常被稱為p-n結(jié)光二極管；肖特基接觸結(jié)區(qū)則是由半導體與金屬電極形成肖特基接觸的界面區(qū)域，而具有這種結(jié)構的光電探測器通常被稱為肖特基光二極管。光伏探測器由于結(jié)的存在，因而擁有更小的暗電流，相比光電導探測器背景噪聲更低，信噪比更好。光伏型探測器的器件結(jié)構如圖1-4所示。圖1-4光伏型探測器結(jié)構示意圖[34]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]大功率磁控管用新型Y2Hf2O7陶瓷陰極研究[J]. 漆世鍇,王小霞,王興起,胡明瑋,劉理,曾偉. 物理學報. 2020(03)
[2]無機紫外光電探測器材料研究進展[J]. 尚慧明,戴明金,高峰,楊慧慧,陳洪宇,胡平安,賈德昌,周玉. 中國材料進展. 2019(09)
[3]反應磁控濺射法制備ZnO/Al（O）/ZnO薄膜的光學和電學性能[J]. 邢士龍,閔光輝,龐濤. 機械工程材料. 2018(08)
[4]紫外光電探測器的發(fā)展研究[J]. 賈輝,石璐珊,梁征,黃鑫. 江西科學. 2017(02)
[5]Si基InSb紅外焦平面陣列探測器的研究[J]. 王雯,張小雷,呂衍秋,司俊杰. 紅外與激光工程. 2014(05)
[6]向數(shù)字化發(fā)展的紅外焦平面列陣[J]. 王憶鋒,陸劍鳴. 紅外技術. 2013(04)
[7]硅光電探測器的發(fā)展與應用[J]. 黃敏敏,朱興龍. 機械工程與自動化. 2011(06)
[8]燃燒法合成鉿酸釔粉體及其透明陶瓷的制備[J]. 鄒小慶,周國紅,易海蘭,楊燕,王士維. 無機材料學報. 2011(09)
[9]燒綠石型復合氧化物的結(jié)構、制備及其光催化性能[J]. 唐新德,葉紅齊,馬晨霞,劉輝. 化學進展. 2009(10)
[10]ZnO上肖特基接觸的研究進展[J]. 方亮,董建新,張淑芳,張文婷,彭麗萍,吳芳,孔春陽. 真空科學與技術學報. 2008(02)
博士論文
[1]構建A2B2O7復合氧化物催化材料用于甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯[D]. 徐駿偉.南昌大學 2019
碩士論文
[1]高響應度氧化鎵基日盲紫外探測器的研制[D]. 劉宏宇.電子科技大學 2019
[2]缺陷對氧化鎵薄膜紫外光敏特性的影響機理研究[D]. 吳澤涵.電子科技大學 2017
[3]氧化鎵MSM日盲紫外光電探測器的研制[D]. 王楊.電子科技大學 2017
[4]銥基化合物中的自旋軌道耦合和自旋阻挫效應研究[D]. 韓慧.安徽大學 2015
[5]YSZ及YSZ/STO/YSZ三層電解質(zhì)薄膜結(jié)構與電學性能研究[D]. 劉文德.內(nèi)蒙古大學 2014
本文編號：3473583
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：71 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
電磁波光譜分類[1]
2O7是在惡劣環(huán)境下能進行多波長光電探測的候選材料。1.2焦綠石結(jié)構氧化物的介紹焦綠石結(jié)構又稱燒綠石結(jié)構（pyrochlore），通用化學表達式為A2B2X7，其中A位為+3價陽離子，可容納半徑為0.087~0.151nm的離子（如Y、Bi、Mn、Sn或鑭系元素等）；而B位為+4價陽離子，可容納半徑在0.040~0.078nm的離子（Ir、Hf、Zr、Cu、Zn、Al等）[16]；焦綠石中的陰離子一般是O2-、OH-、F-等[17]。焦綠石結(jié)構氧化物陰離子為O2-，故通常使用A2B2O7或者說A2B2O6O′來表示。A2B2O7屬于面心立方晶系，F(xiàn)d-3m空間群[18–20]。如圖1-2所示，焦綠石中的氧化物結(jié)構可分為兩種，一種是容納了兩個B位離子的B2O6八面體，其位置與結(jié)構如圖中黃色八面體所示，另一種是赤銅礦（Cu2O）結(jié)構的A2O′，其中A位離子和O′分別如圖中淺綠色和藍色離子所示，這兩種氧化物互相貫穿而成網(wǎng)絡結(jié)構[21–24]。圖1-2焦綠石氧化物結(jié)構圖[21]一個完整的焦綠石氧化物晶胞中包含了八個A2B2O7單元。在典型的焦綠石型結(jié)構A2B2O7的分子中，根據(jù)經(jīng)驗，是否形成穩(wěn)定的焦綠石型結(jié)構取決于A3+與B4+的離子半徑及兩者的半徑比[25]。當0.87<rA<1.51、0.40<rB<0.78以及1.29<rA/rB<2.30時，形成穩(wěn)定的焦綠石型結(jié)構[26,27]。因此，焦綠石氧化物的結(jié)構是開放式的，占據(jù)A位、B位和O位的離子，在同時滿足離子半徑大孝比例以及
第一章緒論7圖1-3光導型探測器結(jié)構示意圖[33]在光電導探測器的工作過程中，光電導探測器能否產(chǎn)生光電效應，與入射光子的能量有關。只有達到一定能量的入射光，才能讓感光材料的價帶電子成功躍遷到導帶，而入射光的能量與其波長有關。要使探測器產(chǎn)生光電效應，入射光的波長λ與探測器的感光材料的禁帶寬度應滿足以下關系式：ghcE(1-1)式（1-1）中h為普朗克常數(shù)，c為真空中的光速，故hc為一固定常數(shù)，約為1240eV/nm，Eg為感光材料的禁帶寬度。由公式（1-1）可知，對于特定禁帶寬度的材料來說，只有波長小于一定值的光才能使其產(chǎn)生光電效應。（2）光伏（PV）型探測器：光伏型探測器的感光材料一般具有p-n結(jié)區(qū)，或者肖特基接觸結(jié)區(qū)。p-n結(jié)是由p型材料和n型材料，通過一定的工藝制備形成的異質(zhì)結(jié)，具有這種結(jié)構的光電探測器通常被稱為p-n結(jié)光二極管；肖特基接觸結(jié)區(qū)則是由半導體與金屬電極形成肖特基接觸的界面區(qū)域，而具有這種結(jié)構的光電探測器通常被稱為肖特基光二極管。光伏探測器由于結(jié)的存在，因而擁有更小的暗電流，相比光電導探測器背景噪聲更低，信噪比更好。光伏型探測器的器件結(jié)構如圖1-4所示。圖1-4光伏型探測器結(jié)構示意圖[34]
【參考文獻】：
期刊論文
[1]大功率磁控管用新型Y2Hf2O7陶瓷陰極研究[J]. 漆世鍇,王小霞,王興起,胡明瑋,劉理,曾偉. 物理學報. 2020(03)
[2]無機紫外光電探測器材料研究進展[J]. 尚慧明,戴明金,高峰,楊慧慧,陳洪宇,胡平安,賈德昌,周玉. 中國材料進展. 2019(09)
[3]反應磁控濺射法制備ZnO/Al（O）/ZnO薄膜的光學和電學性能[J]. 邢士龍,閔光輝,龐濤. 機械工程材料. 2018(08)
[4]紫外光電探測器的發(fā)展研究[J]. 賈輝,石璐珊,梁征,黃鑫. 江西科學. 2017(02)
[5]Si基InSb紅外焦平面陣列探測器的研究[J]. 王雯,張小雷,呂衍秋,司俊杰. 紅外與激光工程. 2014(05)
[6]向數(shù)字化發(fā)展的紅外焦平面列陣[J]. 王憶鋒,陸劍鳴. 紅外技術. 2013(04)
[7]硅光電探測器的發(fā)展與應用[J]. 黃敏敏,朱興龍. 機械工程與自動化. 2011(06)
[8]燃燒法合成鉿酸釔粉體及其透明陶瓷的制備[J]. 鄒小慶,周國紅,易海蘭,楊燕,王士維. 無機材料學報. 2011(09)
[9]燒綠石型復合氧化物的結(jié)構、制備及其光催化性能[J]. 唐新德,葉紅齊,馬晨霞,劉輝. 化學進展. 2009(10)
[10]ZnO上肖特基接觸的研究進展[J]. 方亮,董建新,張淑芳,張文婷,彭麗萍,吳芳,孔春陽. 真空科學與技術學報. 2008(02)
博士論文
[1]構建A2B2O7復合氧化物催化材料用于甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯[D]. 徐駿偉.南昌大學 2019
碩士論文
[1]高響應度氧化鎵基日盲紫外探測器的研制[D]. 劉宏宇.電子科技大學 2019
[2]缺陷對氧化鎵薄膜紫外光敏特性的影響機理研究[D]. 吳澤涵.電子科技大學 2017
[3]氧化鎵MSM日盲紫外光電探測器的研制[D]. 王楊.電子科技大學 2017
[4]銥基化合物中的自旋軌道耦合和自旋阻挫效應研究[D]. 韓慧.安徽大學 2015
[5]YSZ及YSZ/STO/YSZ三層電解質(zhì)薄膜結(jié)構與電學性能研究[D]. 劉文德.內(nèi)蒙古大學 2014
本文編號：3473583
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