發(fā)布時間：2018-03-04 00:39

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

【摘要】：近年來紅外探測器、傳感器在生產(chǎn)、生活中的作用越來越大,提高探測器、傳感器的性能一直是人們努力的目標。本文中,我們以微納材料為基礎(chǔ),構(gòu)筑了紅外探測器及應(yīng)變傳感器,并對其性能進行了研究。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)接觸式紅外探測器原型器件,并測試了其紅外光電轉(zhuǎn)換性能,探討了光功率密度、偏壓、溫度等因素對該探測器的影響。研究結(jié)果表明,MSM結(jié)構(gòu)的PbTe納米線的探測器具有小的暗電流,響應(yīng)時間在毫秒量級,比顆粒組成的同類型薄膜探測器快很多。我們認為,探測器中相對的肖特基結(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器,比較了這幾種紅外探測器的性能參數(shù)。實驗發(fā)現(xiàn),在多種形貌中,樹枝分支結(jié)構(gòu)的PbTe具有最大的響應(yīng)度0.46AW-1和探測率3.85×109cm·Hz1/2.W-1,分別比歐姆接觸的PbTe納米線提高了兩個和一個量級。我們認為,分支結(jié)構(gòu)的分支部分有效地增大了光敏元的面積,進而提高了紅外探測器的探測率。(3)構(gòu)建了一種新型的電容式紅外探測器原型器件,并對其工作機理進行了解釋。探索了 Bi納米線在紅外探測器中的應(yīng)用前景。我們認為,Bi納米線的帶隙可以通過改變納米線的直徑來改變,因此,基于Bi納米線構(gòu)筑的紅外探測器可以實現(xiàn)不同波段的紅外光的探測。(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,意味著該傳感器不需要昂貴的測試設(shè)備測量。我們認為,PANI/PDMS復(fù)合膜傳感器的工作機理基于兩部分,一是傳感器復(fù)合膜在拉伸過程中自身的形變,二是裂紋的影響。該柔性傳感器在探測應(yīng)變及人體運動檢測方面都有潛在的應(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】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN215;TP212

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