偏振敏感的有机无机杂化钙钛矿(CH3NH3PbI3)纳米线光电探测器

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光电探测成像技术的发展正深刻地影响着军事、通信和医疗等人类社会的关键领域,偏振探测通过引入偏振态这一物理量提高了获取信息的能力,使信息量从三维空间(光强、光谱和空间)扩展到七维空间(光强、光谱、空间、偏振度、偏振方位角、偏振椭率和电矢量旋转方向),在大气探测、水文探测和目标识别等方面有着广阔的应用前景。  有机无机杂化钙钛矿作为光电领域的热点材料,具有吸光系数大、载流子寿命长等优点,可用于制备高性能的薄膜太阳能电池和光电探测器。本课题组基于在有机无机杂化钙钛矿课题上的知识储备和进展,摸索并制备了纳米线和量子点等纳米结构,并在此基础上进行了深入的材料和器件物理表征,突破性的将其应用于具有偏振敏感特性的光电探测器中。  本文致力于研究CH3NH3PbI3纳米线光电探测器的偏振性能。本文首先使用蒸发诱导自组装法制备了定向排列生长的单晶CH3NH3PbI3纳米线阵列,并通过紫外可见分光光度计(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、荧光光谱仪(PL)和傅立叶转换红外光谱仪(FTIR)等材料表征手段对其结构、组成和晶体质量等方面进行了分析,获得其基本物化性质。其次,利用有限时域差分(FDTD)原理,本文对CH3NH3PbI3纳米线进行了偏振依赖的光学模拟,获得了光生载流子随偏振角度和纳米线尺寸变化的关系,为器件设计和测试提供了指导。本文随后对光电探测器器件进行了光谱响应度、响应时间、噪声特性和比探测率等参数的测定,并使用油酸钝化纳米线表面缺陷,获得了具备高响应度和比探测率(2?1013 Jones)的光电探测器。最后,利用自主设计和搭建的偏振相关光电探测系统,我们对CH3NH3PbI3纳米线光电探测器的偏振依赖电流进行了测试,并获得了良好的偏振依赖性能。
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