检索结果-南通市图书馆

作者：何锐辉暨南大学

学位级别：硕士

层状MoO是一种多功能的宽带隙半导体材料,在光电、能源、传感、显示等领域有广泛的应用。MoO的光电性能高度可调,可以通过引入空位或在范德华间隙中插入客体物质进行调控。但是,传统的氧空位调控和离子插层常常会诱导形成大量晶格缺陷,... 详细信息

层状MoO是一种多功能的宽带隙半导体材料,在光电、能源、传感、显示等领域有广泛的应用。MoO的光电性能高度可调,可以通过引入空位或在范德华间隙中插入客体物质进行调控。但是,传统的氧空位调控和离子插层常常会诱导形成大量晶格缺陷,这些缺陷为水氧提供了吸附和反应的活性位点,导致材料结构及其器件稳定性下降。即使在真空中,缺陷的存在会严重阻碍载流子输运,导致器件性能降低。能否实现无损的光电性质调控对进一步提高光电器件的性能,并实现实用化至关重要。基于这一问题,本论文旨在研究MoO的结构特性与光电特性的相关性,探索进行无损结构调控的可行方法并在光电转换、表面增强拉曼光谱(SERS)检测两个领域进行效果验证,具体包括:(1)基于Sn原子插层发展了结构无损的光电性质调控方法,实现可见到中红外(MIR)的宽谱光电转换。利用Sn离子的歧化反应生成Sn原子进行MoO的插层,原位观察显示Sn原子沿着MoO纳米片的[001]方向从两端向中间插层。原子力显微镜(AFM)呈现了MoO-Sn的原子级平面,进一步的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和Raman光谱测试表明其晶格完整。插层Sn原子到范德瓦尔斯间隙中Sn会导致MoO的晶格沿[010]方向稍微膨胀,但不破坏主晶格。光电测试发现插层诱导了优异的光吸收和载流子输运特性,其吸收可延伸至MIR波段。因此我们实现了结构无损的光电性质调控。基于Sn插层的MoO,我们实现了405 nm到10μm范围的宽谱光电探测器件。通过原位光-电-热测量,我们证实光电响应的机制是微测辐射热计效应(BOL),材料室温温阻系数(TCR)可达-1.658%/K。同时器件在近红外波段响应度约9 A/W,响应时间约0.1s,探测率(D*)峰值为7.3×10cmHzW(520 nm),接近了目前BOL型光电探测器的最高水平。(2)结合Sn固相还原和热蒸发技术发展了均匀、大面积的Sn掺杂MoO薄膜的制备方法。Sn掺杂的MoO粉末通过研磨SnCl与MoO的混合粉末获得。该过程为纯固相反应,操作简单、安全且高效,易于规模化量产。进一步采用热蒸发镀膜技术实现上述粉末的可控蒸发镀膜,制备了均匀的宽谱吸收薄膜,并构造了探测器阵列。该Sn掺杂MoO薄膜器件阵列响应范围延伸至1550 nm,充分表明了其产业化的潜力。(3)调控MoO纳米片的厚度是另一种无损的性能调控方式,可实现优异的SERS特性。我们证明了高稳定性和原子级平面的少层α-MoO纳米片基底能够检测到浓度低至4×10 M的R6G溶液,增强因子高达3.7×10。通过快速冷却的物理气相沉积实现了层数可控的大面积、高质量MoO纳米片的简易制备。实验发现大面积MoO纳米片基底能有效猝灭荧光。少层α-MoO纳米片基底展现了良好的SERS性能,随层数减少SERS效应更显著。Raman光谱成像显示MoO基底均匀性优异。Sn原子插层诱导了杂化带并促使更多的电荷转移,进一步提高Raman信号。本征和插层的MoO基底置于大气中35天后,吸附分子R6G的Raman强度基本不变,表现出良好的稳定性。我们证实了Raman信号的增强基于化学增强机制(CM),光生电子从吸附分子的LUMO能级转移到MoO基底的导带上。

关键词： MoO3 原子插层宽谱探测表面增强拉曼散射化学增强机制

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高性能宽谱上转换成像发光二极管性能优化

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太赫兹科学与电子信息学报 2024年第10期 1094-1103页

作者：韩尚杰王屹王汉斌杨宁楚卫东白鹏北京应用物理与计算数学研究所北京邮电大学理学院计算物理全国重点实验室中国工程物理研究院电子工程研究所

高性能宽谱上转换成像器件在医疗、食品安全、无损检测和国家安全等领域中发挥着重要作用，但现有半导体上转换器件因探测范围窄、上转换效率低而受到限制。为实现更宽谱和高效的上转换，本文通过优化LED结构，显著提升了棘轮上转换器... 详细信息

高性能宽谱上转换成像器件在医疗、食品安全、无损检测和国家安全等领域中发挥着重要作用，但现有半导体上转换器件因探测范围窄、上转换效率低而受到限制。为实现更宽谱和高效的上转换，本文通过优化LED结构，显著提升了棘轮上转换器件的性能。改进后的LED发光效率提升了2个数量级，μA量级的驱动电流下即可开启发光，发光光谱更接近规则洛伦兹线型，器件整体面发光均匀性也显著提升。研究明确了性能优化原则，并为未来上转换器件的改进提供了参考方向。

关键词：上转换成像 THz探测宽谱探测 LED发光棘轮探测器上转换效率

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全Ⅳ族宽平谱响应PIN光电探测器的设计与制备

全Ⅳ族宽平谱响应PIN光电探测器的设计与制备

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作者：吴金镛厦门大学

学位级别：硕士

21世纪以来,为了满足更快和更大容量的信息传输,光通信技术得到迅猛发展。因而,研制能够完全覆盖850、1310和1550nm三个通信窗口的宽谱光电探测器就显得尤为重要。Ⅳ族半导体材料包括Si、SiGe、Ge和GeSn等,可满足从可见到红外谱段的光探... 详细信息

21世纪以来,为了满足更快和更大容量的信息传输,光通信技术得到迅猛发展。因而,研制能够完全覆盖850、1310和1550nm三个通信窗口的宽谱光电探测器就显得尤为重要。Ⅳ族半导体材料包括Si、SiGe、Ge和GeSn等,可满足从可见到红外谱段的光探测,并且与Si基工艺兼容,适合集成化、规模化生产。但是,单一Ⅳ族材料制备的器件很难满足高性能、宽谱探测的需求,因此将多种材料进行组合,在理论上设计出性能优异的器件结构并在实验上摸索器件的制备工艺是当下极具应用前景的工作。本文以全Ⅳ族宽平谱响应的PIN光电探测器的理论设计和实验制备为目标展开研究工作,主要的研究内容和结论包括以下三个方面:1、模拟仿真了有源区分别为Si、graded-SiGe、Ge和GeSn材料的PIN光电探测器的光谱响应和暗电流密度,分析了吸收峰位随有源区厚度增加而产生的不同程度的红移。我们结合Si基外延生长的特点和这四种材料的吸收特性,设计了一个覆盖全通信波段的宽谱光电探测器,并通过优化器件结构、调整有源区的层厚,在700到1800 nm范围内获得了平坦的光响应谱,响应度维持在0.57 A/W,暗电流密度降低到0.17mA/cm2。2、使用低温Ge缓冲层法在超高真空气相沉积系统上制备了 Ge薄膜,并利用高温退火让Si、Ge材料进行互扩散,成功获得了 Ge组分从0到1渐变的SiGe材料,位错密度为7×107cm-2。依照实验数据和扩散动力学进行理论计算,拟合出高温下Si、Ge元素的扩散分布曲线,为后续的实验工艺提供指导。结合臭氧处理在SiGe虚衬底上进行二次外延,获得了高质量的Ge薄膜,半高宽仅为248 arcsec,并通过机械抛光优化了外延层的表面形貌,RMS低至0.36 nm。3、选取符合设计需求的SiGe材料制备了 SiGe PIN光电探测器,并对探测器的Ⅰ-Ⅴ特性和光、暗电流进行测试。探测器的归一化净光电流在800 nm附近达到峰值,同时在600到900 nm的波长范围内具有较高的净光电流,与模拟仿真的结果有良好的一致性。

关键词：宽谱探测平谱响应 SiGe材料

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具有六氮五铌缓冲层的宽谱段超导氮化铌HEB

具有六氮五铌缓冲层的宽谱段超导氮化铌HEB

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作者：孙道刚南京大学

学位级别：硕士

当前太赫兹(THz)技术在频谱测量、物质鉴别、安全检查、医疗诊断及通信等方面均有重要应用价值。太赫兹探测技术是太赫兹技术应用的关键技术之一。宽谱光探测在红外成像、遥感、天文探测、光谱分析等领域有广泛而重要的应用。当前,为了... 详细信息

当前太赫兹(THz)技术在频谱测量、物质鉴别、安全检查、医疗诊断及通信等方面均有重要应用价值。太赫兹探测技术是太赫兹技术应用的关键技术之一。宽谱光探测在红外成像、遥感、天文探测、光谱分析等领域有广泛而重要的应用。当前,为了实现宽谱探测,需要集成多个适用于不同波段的探测器,导致系统结构比较复杂。超导热电子测辐射热计(HEB)是一种常用的太赫兹探测器,其工作在超导转变温度(Tc)附近时,器件受到太赫兹辐射后失超,从而阻值产生较大变化,在电路中表现为明显的响应电压,根据这一特性可用作直接探测器。本文提出了基于超导HEB的宽谱探测系统,论文研究了超导HEB探测器的设计、制备工艺和性能表征,初步实现了宽谱段太赫兹信号的探测。主要研究成果如下:第一,对实验室电子束蒸发系统进行工艺实验与优化,确定了常见金属与介质材料优化工艺条件,为后续HEB制备电极和螺旋天线及耦合结构等打下了工艺基础。第二,通过计算与仿真,设计优化了宽谱对数螺旋天线,优化得到了微桥尺寸为0.5μm×0.2μm,在此条件下器件对宽谱信号的耦合效率超过90%。第三,设计并优化了微纳加工工艺流程,并成功应用电子束曝光工艺制备出具备六氮五铌缓冲层的超导Nb N HEB器件。第四,搭建了一套宽谱太赫兹直接检测系统,测试了采用微波偏置时HEB在2.5-25 THz宽谱段的性能,目前测得的系统噪声等效功率(NEP)约为3p W/Hz1/2,通过进一步改进表征系统,有望获得器件本征的灵敏度性能。

关键词：太赫兹探测器电子束蒸发超导热电子测辐射热计宽谱探测噪声等效功率

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