本文關(guān)鍵詞：場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的高性能PbSe量子點(diǎn)紅外探測(cè)器

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【摘要】：IV-VI族膠體量子點(diǎn)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(cè)器、生物示蹤、太陽(yáng)能電池、光纖通訊等領(lǐng)域。近幾年,近紅外波段的量子點(diǎn)(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(duì)于其他材料,硫族鉛鹽(如Pb Se和Pb S)量子點(diǎn)又具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。作為一種直接窄帶隙(0.28e V)半導(dǎo)體材料,硒化鉛(Pb Se)對(duì)紅外波段的光具有較強(qiáng)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(diǎn)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(duì)于體材料有很大的藍(lán)移,所以吸引了很多人的研究。但是,Pb Se量子點(diǎn)對(duì)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(diǎn)并優(yōu)化Pb Se半導(dǎo)體量子點(diǎn)化學(xué)性質(zhì)成為亟待解決的問(wèn)題。因此,本文中通過(guò)熱注入的方法合成Pb Se膠體量子點(diǎn),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(diǎn),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(diǎn)的過(guò)程中我們做了一些改變,也就是在Pb Se停止生長(zhǎng)后,溫度降到60℃的時(shí)候加入一定量的鹵化物并生長(zhǎng)10分鐘,最后通過(guò)離心烘干,我們得到了Pb Se量子點(diǎn)粉末。通過(guò)測(cè)試Pb Se量子點(diǎn)的吸收光譜,我們發(fā)現(xiàn)41天后吸收光譜的峰位移動(dòng)小于10nm,也就是說(shuō)通過(guò)這個(gè)方法,我們獲得了比較穩(wěn)定的Pb Se量子點(diǎn)。溶液法制備量子點(diǎn)薄膜,工藝制備相對(duì)比較簡(jiǎn)單,對(duì)工藝環(huán)境的要求也不高,因此我們可以通過(guò)溶液的方法制備低成本的量子點(diǎn)器件。同時(shí),我們也制備了Pb Se量子點(diǎn)作為有源層的紅外光電探測(cè)器。經(jīng)過(guò)我們的研究,得到了以下幾個(gè)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(diǎn),其吸收光譜峰位可在700 nm~2000 nm之間可調(diào)。(2)對(duì)比文獻(xiàn),對(duì)Pb Se的合成方法做了一些改變,也就是在合成過(guò)程中加入NH4Cl使得Pb2+表面被Cl-包覆起來(lái),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(diǎn)粉末。(3)我們選用穩(wěn)定性較好的Pb Se量子點(diǎn)作為有源層、PMMA為絕緣層制備了基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)結(jié)構(gòu)的紅外光電探測(cè)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(qiáng)度為0.1 m W/cm2的980nm的激光照射下,響應(yīng)率和比探測(cè)率分別達(dá)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN215

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