本文關(guān)鍵詞：場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的高性能PbSe量子點紅外探測器

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【摘要】：IV-VI族膠體量子點是一種直接窄帶隙半導(dǎo)體材料,這些材料具有明顯的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)以及多激子產(chǎn)生效應(yīng),可廣泛應(yīng)用于紅外光電探測器、生物示蹤、太陽能電池、光纖通訊等領(lǐng)域。近幾年,近紅外波段的量子點(如Hg Te,In P,In As,Pb Se,Pb S和Pb Te等)的合成發(fā)展迅速,相對于其他材料,硫族鉛鹽(如Pb Se和Pb S)量子點又具有獨特的優(yōu)勢。作為一種直接窄帶隙(0.28e V)半導(dǎo)體材料,硒化鉛(Pb Se)對紅外波段的光具有較強的吸收、具有多激子產(chǎn)生效應(yīng),所以可以被廣泛應(yīng)用于紅外光電器件中。另外,Pb Se量子點具有較大的激子玻爾半徑(46 nm)、高介電常數(shù)(εm=23)、其吸收光譜可以調(diào)節(jié),相對于體材料有很大的藍移,所以吸引了很多人的研究。但是,Pb Se量子點對水汽和空氣特別敏感,因此,如何獲得穩(wěn)定且尺寸可控的量子點并優(yōu)化Pb Se半導(dǎo)體量子點化學(xué)性質(zhì)成為亟待解決的問題。因此,本文中通過熱注入的方法合成Pb Se膠體量子點,用氧化鉛(Pb O)為鉛源、硒粉為硒源合成了粒徑在3.0 nm~5.0 nm之間的Pb Se膠體量子點,其吸收光譜峰位可在700m~2000nm之間可調(diào)。在合成Pb Se膠體量子點的過程中我們做了一些改變,也就是在Pb Se停止生長后,溫度降到60℃的時候加入一定量的鹵化物并生長10分鐘,最后通過離心烘干,我們得到了Pb Se量子點粉末。通過測試Pb Se量子點的吸收光譜,我們發(fā)現(xiàn)41天后吸收光譜的峰位移動小于10nm,也就是說通過這個方法,我們獲得了比較穩(wěn)定的Pb Se量子點。溶液法制備量子點薄膜,工藝制備相對比較簡單,對工藝環(huán)境的要求也不高,因此我們可以通過溶液的方法制備低成本的量子點器件。同時,我們也制備了Pb Se量子點作為有源層的紅外光電探測器。經(jīng)過我們的研究,得到了以下幾個結(jié)論:(1)采用熱注入合成的方法,用氧化鉛(Pb O)為鉛源、硒粉為硒源合成了粒徑在3.0 nm~5.0 nm之間的Pb Se膠體量子點,其吸收光譜峰位可在700 nm~2000 nm之間可調(diào)。(2)對比文獻,對Pb Se的合成方法做了一些改變,也就是在合成過程中加入NH4Cl使得Pb2+表面被Cl-包覆起來,避免了Pb2+與空氣接觸,從而得到了比較穩(wěn)定的Pb Se量子點粉末。(3)我們選用穩(wěn)定性較好的Pb Se量子點作為有源層、PMMA為絕緣層制備了基于場效應(yīng)晶體管(FET)結(jié)構(gòu)的紅外光電探測器Au(Source,Drain)/Pb Se(52nm)/PMMA(930nm)/Au(Gate),獲得了比較好的器件性能,在激光強度為0.1 m W/cm2的980nm的激光照射下,響應(yīng)率和比探測率分別達到了64.17m A/W、5.08×1010 Jones。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN215

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本文編號：1167649