【摘 要】
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光电探测器是重要的光电器件,其中基于侧向光伏效应的光电位置灵敏探测器在光电探测中具有重要的应用价值。基于以往的研究基础,光吸收性能对侧向光伏探测材料的核心性能具有重要影响。金纳米棒（Au NRs）表面等离子体激元因其独特的光学特性、可调控的波长吸收范围、成熟的合成手段能够作为提高光吸收的有效策略。本文基于Au NRs表面等离子体激元特性,创造性地开展了关于金纳米棒/硅（Au NRs/Si）和氧化物
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光电探测器是重要的光电器件,其中基于侧向光伏效应的光电位置灵敏探测器在光电探测中具有重要的应用价值。基于以往的研究基础,光吸收性能对侧向光伏探测材料的核心性能具有重要影响。金纳米棒（Au NRs）表面等离子体激元因其独特的光学特性、可调控的波长吸收范围、成熟的合成手段能够作为提高光吸收的有效策略。本文基于Au NRs表面等离子体激元特性,创造性地开展了关于金纳米棒/硅（Au NRs/Si）和氧化物/金纳米棒/硅（Oxide/Au NRs/Si）近光外光探测结构的研究,并重点研究了侧向光伏效应（LPE）。具体研究内容及成果如下:（1）Au NRs的合成及等离子激元特性研究。利用一种银诱导无种法一步合成长宽比不同的高单分散性Au NRs。通过控制生长溶液中银离子的含量获得纵向表面等离子体激元共振（LSPR）峰位在550-1100 nm的Au NRs,并在传统十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）表面活性剂体系中加入十六烷基二甲基苄基氯化铵（HDBAC）显著提高Au NRs的单分散性。（2）Au NRs/Si结构中的光电效应研究。将Au NRs负载至硅基表面,成功构建具有宽光谱响应范围、高灵敏度和红外光选择性好的Au NRs/Si光电探测基底,首次研究了该结构中的LPE。对比研究几种Au NRs/Si基底的制备方法,获得构建高性能Au NRs/Si光电探测结构的最佳策略。制备得到的Au NRs/Si对750-1000 nm波段近红外光具有高探测灵敏度,其中对980 nm波长激光的位置灵敏度最高达到107.22m V/mm。通过改变负载至基底表面Au NRs的长宽比可以调节光电探测基底对光谱响应的选择性,实验结果证明响应光谱由LSPR调控。（3）Oxide/Au NRs/Si结构中的LPE研究。利用原子层沉积技术在Au NRs/Si基底表面分别沉积Zn O及Ti O2两种半导体薄膜,制备得到的Oxide/Au NRs/Si光电探测基底在保持Au NRs/Si宽光谱响应优势的基础上,响应灵敏度和选择性进一步提升。结果表明,Zn O薄膜提升Au NRs/Si结构对800-1100 nm波长近红外的探测灵敏度,Zn O/Au NRs/Si结构对980 nm波长激光最大灵敏度达到177.2 m V/mm;而Ti O2薄膜提升Au NRs/Si结构对400-800 nm波长可见光的探测灵敏度,Ti O2/Au NRs/Si结构对780 nm波长激光最大灵敏度达到241.54m V/mm。本文用一种热电子介导机制解释了Au NRs/Si及Oxide/Au NRs/Si中这种独特的LPE。
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