發(fā)布時(shí)間：2018-03-04 00:39

  本文選題：PbTe　切入點(diǎn)：Bi納米線　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近年來(lái)紅外探測(cè)器、傳感器在生產(chǎn)、生活中的作用越來(lái)越大,提高探測(cè)器、傳感器的性能一直是人們努力的目標(biāo)。本文中,我們以微納材料為基礎(chǔ),構(gòu)筑了紅外探測(cè)器及應(yīng)變傳感器,并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。本文取得的主要研究結(jié)果如下:(1)以PbTe單晶納米線作為紅外光敏元,構(gòu)建了金屬-半導(dǎo)體-金屬(MSM)接觸式紅外探測(cè)器原型器件,并測(cè)試了其紅外光電轉(zhuǎn)換性能,探討了光功率密度、偏壓、溫度等因素對(duì)該探測(cè)器的影響。研究結(jié)果表明,MSM結(jié)構(gòu)的PbTe納米線的探測(cè)器具有小的暗電流,響應(yīng)時(shí)間在毫秒量級(jí),比顆粒組成的同類型薄膜探測(cè)器快很多。我們認(rèn)為,探測(cè)器中相對(duì)的肖特基結(jié)在降低暗電流方面起重要作用。(2)以不同形貌的PbTe為紅外光敏感元,制備了歐姆接觸式的紅外探測(cè)器,比較了這幾種紅外探測(cè)器的性能參數(shù)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在多種形貌中,樹(shù)枝分支結(jié)構(gòu)的PbTe具有最大的響應(yīng)度0.46AW-1和探測(cè)率3.85×109cm·Hz1/2.W-1,分別比歐姆接觸的PbTe納米線提高了兩個(gè)和一個(gè)量級(jí)。我們認(rèn)為,分支結(jié)構(gòu)的分支部分有效地增大了光敏元的面積,進(jìn)而提高了紅外探測(cè)器的探測(cè)率。(3)構(gòu)建了一種新型的電容式紅外探測(cè)器原型器件,并對(duì)其工作機(jī)理進(jìn)行了解釋。探索了 Bi納米線在紅外探測(cè)器中的應(yīng)用前景。我們認(rèn)為,Bi納米線的帶隙可以通過(guò)改變納米線的直徑來(lái)改變,因此,基于Bi納米線構(gòu)筑的紅外探測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)不同波段的紅外光的探測(cè)。(4)制備了柔性聚苯胺/聚二甲基硅氧烷(PANI/PDMS)復(fù)合薄膜應(yīng)變傳感器。該傳感器具有高達(dá)50%的拉伸應(yīng)變量,在此應(yīng)變量的條件下,傳感器的靈敏度高達(dá)54,高于其它材料構(gòu)筑的傳感器。該傳感器在施加1V電壓的條件下,電流在mA量級(jí),意味著該傳感器不需要昂貴的測(cè)試設(shè)備測(cè)量。我們認(rèn)為,PANI/PDMS復(fù)合膜傳感器的工作機(jī)理基于兩部分,一是傳感器復(fù)合膜在拉伸過(guò)程中自身的形變,二是裂紋的影響。該柔性傳感器在探測(cè)應(yīng)變及人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方面都有潛在的應(yīng)用。
[Abstract]:In recent years, infrared detectors and sensors have played a more and more important role in production and life. Improving the performance of detectors and sensors has always been the goal of people's efforts. In this paper, we are based on micro and nano materials. Infrared detectors and strain sensors are constructed and their properties are studied. The main results obtained in this paper are as follows: 1) PbTe single crystal nanowires are used as infrared photosensitizers. The prototype device of metal-semiconductor-metal MSM) contact infrared detector is constructed, and its infrared photoelectric conversion performance is tested. The optical power density and bias voltage are discussed. The results show that the detector with PbTe nanowires has a small dark current and a response time of millisecond order, which is much faster than that of the same type of thin film detector composed of particles. The relative Schottky junction in the detector plays an important role in reducing the dark current. (2) using different morphologies of PbTe as infrared light sensitive elements, ohmic contact infrared detectors are prepared, and the performance parameters of these detectors are compared. Among the various morphologies, the PbTe with branch structure has the maximum responsivity of 0.46 AW-1 and the detectivity of 3.85 脳 10 9 cm 路Hz 1 / 2.W-1, which is two and one orders of magnitude higher than that of the ohmic contact PbTe nanowires, respectively. The branch part of the branch structure effectively increases the area of Guang Min element, and then improves the detection rate of infrared detector. A new type of capacitive infrared detector prototype device is constructed. The application prospect of Bi nanowires in infrared detectors is explored. We think that the band gap of Bi nanowires can be changed by changing the diameter of nanowires. A flexible Polyaniline / Polydimethylsiloxane Pani / PDMS composite thin film strain sensor was prepared based on the infrared detector constructed by Bi nanowires. The sensor has a tensile strain of up to 50%. Under this strain, the sensitivity of the sensor is as high as 54, which is higher than that of the sensor constructed by other materials. It means that the sensor doesn't need expensive testing equipment. We think that the mechanism of the Pani / PDMS composite membrane sensor is based on two parts, one is the deformation of the composite film itself during the stretching process. The second is the effect of crack. The flexible sensor has potential applications in detecting strain and human motion.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN215;TP212

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本文編號(hào)：1563428