【摘要】：微光探測(cè)在醫(yī)療診斷、生物分子科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍事偵察等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。近年來(lái),基于載流子限制機(jī)制的量子點(diǎn)微光探測(cè)器,具有低工作電壓、高靈敏度和室溫工作等特點(diǎn),成為微光探測(cè)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本論文針對(duì)64元高靈敏度量子點(diǎn)光電探測(cè)器線列,在微光特性測(cè)試、微光讀出和量子點(diǎn)微型光譜儀的應(yīng)用方面做了以下研究：(1)研究量子點(diǎn)探測(cè)器的高靈敏度特性。通過(guò)優(yōu)化電流測(cè)試方法,探測(cè)到0.01 pW微光輻照下的光電響應(yīng)。在室溫條件下,632.8 nm激光聚焦照射器件光敏元,0.01 pW光功率,器件工作在-0.5 V偏壓條件下,響應(yīng)電流1.2×10-8 A,電流響應(yīng)率達(dá)到1.2×106A/W。77 K條件下,0.01 pW光功率,器件工作在-3V偏壓條件下,響應(yīng)電流5.69x10-7A,電流響應(yīng)率達(dá)到5.69×107A/W。(2)在已有器件模型的基礎(chǔ)上,提出了光電探測(cè)器等效電路擬合建模方法,仿真曲線與器件測(cè)試曲線吻合,可以靈活應(yīng)用于讀出設(shè)計(jì)。64元光電探測(cè)器與讀出電路對(duì)接封裝后,在室溫條件下實(shí)現(xiàn)了0.01pW功率光信號(hào)讀出。在-0.5 V器件偏壓條件下,0.01pW激光聚焦照射器件光敏元,80.4μs積分時(shí)間,讀出響應(yīng)電壓7mV,電壓響應(yīng)率達(dá)到7×1011V/W。(3)針對(duì)量子點(diǎn)探測(cè)器線列的非均勻性響應(yīng)問(wèn)題,提出了適用于量子點(diǎn)微型光譜儀的非均勻性響應(yīng)校正方法,校正后的光譜曲線和科研級(jí)光譜儀的光譜曲線吻合較好。(4)基于分子超光譜成像系統(tǒng),開(kāi)展了量子點(diǎn)微型光譜儀和科研級(jí)CCD光譜儀采集的人血細(xì)胞、大鼠皮膚等生物樣本的光譜數(shù)據(jù)對(duì)比,證明量子點(diǎn)微型光譜儀采集的微區(qū)透射率光譜曲線與標(biāo)準(zhǔn)樣本吻合。(5)熒光溶液樣品的光譜測(cè)試證明量子點(diǎn)微型光譜儀比熱電制冷的科研級(jí)CCD光譜儀具有更高的靈敏度。
[Abstract]:LLL detection plays an important role in medical diagnosis, biomolecular science, environmental monitoring, military reconnaissance and other fields. In recent years, quantum dot low-light detectors (QDs) based on carrier limiting mechanism have become a hotspot in the field of LLL detection because of their characteristics of low working voltage, high sensitivity and room temperature operation. In this paper, we have done the following research on the measurement of low light level characteristic, the application of low light level readout and quantum dot micro spectrometer for 64 element high sensitivity quantum dot photodetectors: (1) study the high sensitivity of quantum dot detector. By optimizing the current measurement method, the photoelectric response of 0. 01 pW under low light irradiation was detected. At room temperature, 632.8 nm laser focusing irradiation device Guang Min yuan, 0.01 pW optical power, the device works at -0.5 V bias voltage, the response current is 1.2 脳 10 ~ (-8) A, the current response rate is 1.2 脳 106A/W.77 K, the optical power of 0.01 pW is 0.01 pW, and the device works at -3 V bias voltage. The response current is 5.69x10-7A, and the current responsivity is 5.69 脳 107A / W. (2) based on the existing device models, an equivalent circuit fitting modeling method for photodetectors is proposed. The simulation curve is in agreement with the device test curve. The 0.01pW power optical signal readout is realized at room temperature after the 64 element photodetector is connected with the readout circuit. Under the condition of -0.5 V bias, the 0.01pW laser focusing device Guang Min element, 80.4 渭 s integral time, readout response voltage 7 MV, voltage responsivity up to 7 脳 10 11 V / W (3) for the nonuniformity response of quantum dot detector line, A method for correcting the nonuniformity response of quantum dot miniature spectrometer is proposed. The corrected spectral curve is in good agreement with that of the scientific grade spectrometer. (4) based on the molecular hyperspectral imaging system, The spectral data of human blood cells, rat skin and other biological samples collected by quantum dot microspectrometer and scientific grade CCD spectrometer were compared. It is proved that the transmissivity spectrum curve of quantum dot micrometer is consistent with the standard sample. (5) Spectral measurement of fluorescence solution samples proves that the quantum dot microspectrometer has higher sensitivity than the CCD spectrometer in the research grade of thermoelectric refrigeration.
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN15

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本文編號(hào)：2289105