基于核壳结构二氧化钛纳米棒/甲氨铅氯钙钛矿高性能的紫外光电探测器以及图像传感器

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jeffyi2009
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紫外光电探测器广泛应用在民用和军事领域,包括环境监测、化学和生物分析、火焰探测、远程控制和安全的空对空通信。由于出色的化学,物理和光学特性,一维二氧化钛纳米结构(纳米线,纳米棒,纳米管)被认为是实现高灵敏度紫外光电探测器的理想选择。由于垂直纳米结构阵列的光捕获效应,垂直二氧化钛纳米棒阵列为光电应用提供了巨大优势。然而,基于二氧化钛纳米结构的紫外光电探测器会因为表面自复合和缺陷态影响光生载流子的分离与抑制。为了解决上述问题,我们制备了二氧化钛纳米棒阵列和钙钛矿材料异质结紫外光电探测器,研究了该探测器的光电性能,分析了其在未来的紫外光电系统中具有潜在的应用前景。具体工作如下:在本毕业论文中,我们通过将甲氨铅氯钙钛矿薄膜直接包覆在垂直二氧化钛纳米棒阵列上的方法,研制了一种灵敏的紫外光电探测器。光响应分析表明,所制备的二氧化钛纳米棒阵列/钙钛矿核壳异质结对紫外辐射非常敏感,峰值灵敏度在365 nm左右,但对波长大于400 nm的光照几乎不敏感。在365 nm的光照以及2 V的偏压下,其响应度和比探测率分别为~50 m A/W和~5.39×1010Jones。此外,该装置表现出良好的环境稳定性。根据我们的理论模拟,相对较好的器件性能与核壳异质结阵列独特的几何结构的显著地光约束效应有关。此外,本器件还可以以合理的分辨率记录紫外照明产生的“LASDOP”图像。结果表明,异质结对紫外照明具有较高的灵敏度。进一步的光电分析发现本文的光电探测器具有高响应率和高比探测率以及良好的稳定性。根据基于有限差分时域(FDTD)方法的数值模拟,这种良好的器件性能与核壳异质结阵列的强光约束效应有关。最后,本装置还可以作为图像传感器记录365 nm照明产生的“LASDOP”图像。基于二氧化钛纳米线阵列/甲氨铅氯钙钛矿核壳异质结的紫外光电探测器在未来的紫外光电系统中有着潜在的应用前景。
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