金纳米棒阵列对PbS薄膜光响应特性影响的研究

摘要

新型纳米光电器件是当前材料科学、微电子器件领域研究的热点。当前，提高光电探测器的响应率、探测率和响应时间等性能指标是当今科学研究中关心的问题。当前，与单色工作波长的光电探测器相比，宽带或多色光电探测器的可响应范围光谱较宽，可实现一体化多功能的实际应用，因此旨在集高性能和多波段探测功能为一体的光电探测器的研究工作显得尤为重要。
　　基于以上考虑，本文采用金纳米棒阵列来提高具有宽波段响应的半导体PbS薄膜探测器的光电响应特性。具体研究工作为:
　　(1)利用化学浴沉积法制备了硫化铅纳米薄膜，并通过对沉积温度、络合剂等沉积参数的调控制备出在可见到近红外范围内吸收光谱峰位可调的PbS薄膜。
　　(2)利用四步阳极氧化法制备出超薄多孔双通二氧化钛薄膜。以此为掩膜结合电子束蒸发技术构筑了有序金纳米阵列修饰的PbS薄膜光电探测器。实验发现，有序金纳米阵列修饰后，PbS薄膜的响应率明显提高，且其共振增强效果具有明显的波长选择性。当修饰的金纳米棒阵列的高度从30nm增加到120nm时，其最强增强峰从450nm红移到近1000nm的近红外波段。在980nm的红外光照射下，该装置光电响应率可高达944mA/W，同时探测率高达1.72×1010cm Hz1/2W-1。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2．1 半导体光电探测器的重要特性参数

1．2．2 半导体光电探测器的几种物理效应

1．2．3 不同波段的半导体光电探测器的研究现状

1．2．4 光电探测器的发展趋向

1．3 光电探测材料的研究及发展

1．3．1 硫化铅光电材料

1．3．2 半导体光电探测材料的发展

1．4 等离子共振技术及其光电探测的研究

1．4．1 等离子共振技术简介

1．4．2 等离子共振频率的可调谐性

1．4．3 等离子共振增强光电探测的研究

1．4．4 等离子共振技术的应用

1．5 本论文的研究内容及意义

第2章 PbS薄膜的制备及光学吸收特性的研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料及设备

2．2．2 PbS纳米薄膜的制备

2．2．3 样品的形貌及性能表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 PbS纳米薄膜物相及形貌结构分析

2．3．2 络合剂对PbS纳米薄膜吸收光谱的影响

2．3．3 温度对PbS纳米薄膜吸收光谱的影响

2．4 本章小结

第3章 复合金纳米棒阵列的PbS薄膜探测器的制备及光电性能的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料及设备

3．2．2 PbS薄膜的制备

3．2．3 UOP-TM的制备

3．2．4 金纳米棒阵列修饰的PbS薄膜探测器的构筑

3．2．5 样品的分析和表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 金纳米棒阵列修饰的PbS薄膜的形貌结构及基本光学性能表征

3．3．2 金纳米棒阵列修饰的PbS薄膜探测器的光电性能测试

3．4 本章小结

第4章 总结与展望

4．1 本文总结

4．2 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果