【摘 要】
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硫化镉(CdS)作为被研究最多的金属硫族化合物之一,具有优异的物理化学特性,可以作为高性能的光电探测器。但是,由于CdS带隙宽度的限制,目前关于CdS光电性能的研究主要集中在紫外-可见光的范围内,这极大地限制了CdS的应用。针对此问题,本文利用高温热蒸发法获得的一维CdS微纳米带制作了M-S-M结构器件,研究了器件在不同工作状态下的光电性能,由此制作出高性能的自供能等光电探测器。主要的研究结果如下
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硫化镉(CdS)作为被研究最多的金属硫族化合物之一,具有优异的物理化学特性,可以作为高性能的光电探测器。但是,由于CdS带隙宽度的限制,目前关于CdS光电性能的研究主要集中在紫外-可见光的范围内,这极大地限制了CdS的应用。针对此问题,本文利用高温热蒸发法获得的一维CdS微纳米带制作了M-S-M结构器件,研究了器件在不同工作状态下的光电性能,由此制作出高性能的自供能等光电探测器。主要的研究结果如下:(1)银电极的功函数小于CdS的功函数,但由于CdS纳米结构丰富的表面态使其与银电极之间不能形成理想的欧姆接触而是类肖特基结。基于此制作的一维微纳米CdS光电探测器具有很好的光电响应特性,其响应度约为107AW-1、光/暗电流比为104,光电导增益为107。此外,在20 V的高电压下I-V曲线呈现饱和趋势,说明此时的导电机制为热电子发射。(2)器件的光谱响应范围在不同的温度下可以显示出对带隙上下光的可调谐选择性,并且可由温度和偏压实现精确控制。更重要的是,调制后的光谱响应特性在使用温度和偏压进行可逆写入和擦除后显示出良好的记忆能,充分证明了温度/偏压等对材料和器件表/界面态势垒的控制作用。(3)本文进一步讨论了热处理对纳米材料缺陷及表/界面态的改善和调控作用,发现整体热处理过的器件电流-电压表现出类欧姆接触的线性变化关系,不会随着外加偏压、光照的改变而出现类二极管整流特性和电流反向增大的现象。一端热处理过的器件,两端的势垒高度并不一致,所以器件会表现出一定的太阳能光伏效应。本文中通过热处理调控器件两端的势垒高度,可以实现在零偏压下的自供能探测,探测器在光照下产生较高的光电压(50 mV)和光电流(0.5 nA),还可以实现对UV-VIS范围光的探测,为CdS纳米材料的应用提供了一种新思路。
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