光電探測(cè)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于遙感、制導(dǎo)、紅外熱成像、光譜測(cè)量和工業(yè)自動(dòng)控制等領(lǐng)域,對(duì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和維護(hù)國(guó)家安全具有重要的戰(zhàn)略意義。目前商用化的光電探測(cè)器大都采用分子束外延或者金屬有機(jī)化合物氣相沉積等方法生長(zhǎng)光電轉(zhuǎn)換靶面,同時(shí)還需要采用大量的半導(dǎo)體微加工工藝制備讀出電路。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)增大光電探測(cè)器的探測(cè)陣列尺寸以及基于柔性襯底的探測(cè)器提出了迫切需求。但是常規(guī)的光電探測(cè)器較高的制備溫度和昂貴的制備工藝嚴(yán)重制約了探測(cè)陣列的有效擴(kuò)展以及在塑料或者聚合物等柔性襯底上制備光電探測(cè)單元。由于很多納米光電轉(zhuǎn)換材料具有效率高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn),因此基于納米材料和納米結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器件已經(jīng)成為目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。另外與傳統(tǒng)的光電二極管結(jié)構(gòu)相比較,光調(diào)制晶體管具有電流自放大功能,可以獲得更好地光電響應(yīng)特性。針對(duì)常規(guī)光電探測(cè)器件制備溫度高和半導(dǎo)體微加工工藝復(fù)雜的關(guān)鍵問(wèn)題,本論文探索采用溶液法合成半導(dǎo)體量子點(diǎn)以及低維納米碳材料并在室溫環(huán)境下制備的光電探測(cè)單元;將光電探測(cè)單元與高性能薄膜晶體管（ThinfilmTransistor,TFT）有機(jī)結(jié)合,并作為光電探測(cè)器的基本探測(cè)單元,同時(shí)將TFT構(gòu)成光電... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）采用新型納米材料的光電導(dǎo)器件結(jié)構(gòu)示意圖

（ｃ）該肖特基光電二極管器件在不同入射光功率條件下的ＩＶ特性曲線。（ｄ）探測(cè)器件脈??沖開(kāi)關(guān)特性示意圖［１８］。??如圖１．２所示，即為合肥工業(yè)大學(xué)利用新型石墨烯材料與鍺材料構(gòu)成的肖特基二極??管器件。該肖特基二極管器件在光照條件下，肖特基勢(shì)壘會(huì)迅速消失，因此在反向偏壓??條件下器件的光電響應(yīng)度與光電導(dǎo)器件相比顯著提高。此外該光電二極管的探測(cè)范圍較??寬能夠達(dá)到１．５?ｐｍ通訊波段，同時(shí)探測(cè)速度較高。因此，光電二極管的單向?qū)щ娦耘c??在反向偏壓下的工作特性使該器件在光電探測(cè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用并得到科學(xué)界大量??的研究。光電二極管器件的優(yōu)勢(shì)包括良好的線性度，高速的光電流響應(yīng)，寬波段探測(cè)以??及低成本與長(zhǎng)壽命。但是由于光電二極管器件具有一些致命的缺陷，例如激子快速湮滅，??光電響應(yīng)度低，以及沒(méi)有光電流放大功能，很快科學(xué)界在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了光調(diào)制晶體??管用以克服這些缺陷。??４??

?１．２．?３光調(diào)制晶體管器件??如圖１．３所示，光調(diào)制晶體管與常規(guī)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件結(jié)構(gòu)也基本相似。受益于??柵電極偏壓的場(chǎng)效應(yīng)調(diào)制放大作用，即使器件感光區(qū)的半導(dǎo)體材料光吸收率不高，光調(diào)??制晶體管器件也能夠高效的將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為源漏極偏壓間的電流信號(hào)的變化。因此三極??結(jié)構(gòu)的光調(diào)制晶體管器件的光靈敏度要明顯高于前述的光電二極管。因?yàn)椋裕疲云骷??一種依靠制備的薄膜材料為溝道的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，以此為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器件??本文稱之為光調(diào)制ＴＦＴ器件。關(guān)于該光調(diào)制ＴＦＴ技術(shù)介紹與綜述將在１．４章節(jié)詳細(xì)介??紹。??Ｖｇｓ??ｈｖ?ｉ??Ｇａｔｅ??丄—?｜?Ｖ〇ｓ??Ｓｏｕｒｃｅ?—￣￣１?＞—Ｄｒａｉｎ??圖１．３具備源、漏、柵電極，以及感光探測(cè)區(qū)域的光調(diào)制晶體管器件的基本結(jié)構(gòu)示意圖。??１．３低維納米材料性質(zhì)、制備以及在光電探測(cè)器件中的應(yīng)用??隨著科學(xué)技術(shù)井噴式的發(fā)展，物理學(xué)的研宄領(lǐng)域早已突破了傳統(tǒng)宏觀的三維世界觀??與科學(xué)觀。二維、一維和零維等低維世界獨(dú)特的物理化學(xué)特性所帶來(lái)一系列優(yōu)異的電學(xué)、??光學(xué)性能［２１，２２］，為光電子器件的發(fā)展增添了新的發(fā)展動(dòng)力。??１．?３．?１零維量子點(diǎn)材料性質(zhì)??當(dāng)今科學(xué)界，納米材料的維度作為其典型的特征參數(shù)被廣泛的應(yīng)用于納米材料及其??結(jié)構(gòu)的分類。而零維納米材料，顧名思義即其沒(méi)有任何維度，通常而言，認(rèn)為其沒(méi)有任??何一個(gè)維度的測(cè)量值大于１００納米。通常我們用量子點(diǎn)（Ｑｕａｎｔｕｍ?ｄｏｔｓ）或者納米晶體??（Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ）等詞語(yǔ)為這樣的材料命名［２３］。??作為在三個(gè)維度都處于微觀態(tài)的零維量子點(diǎn)材料


本文編號(hào)：3452849