基于pbs_xse1-x胶体量子点红外光电探测器的研究

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1、基于PbSxSe1-x胶体量子点红外光电探测器的研究宋陶健2015年12月中图分类号：O469UDC分类号：538.9基于PbSxSe1-x胶体量子点红外光电探测器的研究作者姓名宋陶健学院名称物理学院指导教师杨盛谊教授答辩委员会主席邹健教授申请学位理学硕士学科专业凝聚态物理学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月InfraredphotodetectorbasedonPbSxSe1-xcolloidalquantumdotsCandidateName：TaojianSongSchoolorDepartment:S

2、choolofPhysicsFacultyMentor:Prof.ShengyiYangChair,ThesisCommittee：Prof.JianZouDegreeApplied:MasterofScienceMajor：CondensedStatePhysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢

3、的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要纳米复合薄膜光电探测器作为纳米结构光电子器件中的重要一员，将纳米材料的量子效应和尺寸效应等优势与半导体的光电导效应有效结合，以其优异的特性和广泛的应用前景而备受关注。基于场效应晶体管（Field-effectTransistor,FET）结构的纳米复合薄膜光电

4、探测器摆脱了普通光电探测器中增益小、电子-空穴快速复合的缺点，既可以实现信号放大功能、易于集成又具有快速的光响应特性。将有机共轭分子与量子点混合作为有源层制备FET结构的光电探测器，不但制备工艺简单、成本低廉而且能获得较高性能的器件。胶体量子点(CQDs)拥有很多不同于宏观材料的特性，比如：表面效应、多激子产生效应等。特别是，IV-VI族量子点（PbS和PbSe）被广泛应用在红外领域。三元化合物PbSxSe1-x量子点作为PbS和PbSe结合形成的合金结构纳米晶体，可以通过调节S与Se的配比来调节量子点的吸收峰，而且它还兼

5、具了PbS和PbSe各自的优点。因此，本论文尝试利用有机聚合物分子（P3HT）和窄带隙半导体（PbSxSe1-x）量子点来制备新型红外光电探测器，希望为将来红外光电探测器的研究与应用提供依据。本论文的主要研究工作如下：（1）采用热注入法，用氧化铅（PbO）为铅源、硒粉为硒源、TMS2S为硫源合成了尺寸均一、粒径在4nm左右的PbSxSe1-x胶体量子点，通过控制不同的S与Se的比例可以使其吸收光谱峰位在1100-1500nm之间连续可调。实验证实，可通过控制合成条件来调控半导体量子点的尺寸及吸收光谱峰位。（2）选用有机聚合

6、物PMMA为介电绝缘层、空穴传输材料P3HT与PbS0.4Se0.6量子点混合形成的PbS0.4Se0.6:P3HT纳米复合物作为红外光吸收材料，制备了基于场效应管结构的红外探测器Au/PbS0.4Se0.6:P3HT/PMMA/Al，实验证实，该器件可以实现10对近红外光的有效探测，其比探测率可达1.0210Jones。（3）探究了有源层中聚合物P3HT与量子点PbS0.4Se0.6的不同质量比对器件性能的影响。在无光照和不同光强的980nm波长激光照射下，比较了四种不同混合质量比(K=MP3HT:MCQDs,K=2:

7、1,1:1,1:2,1:3)作为有源层制备的红外光电探测器的电学参数2和探测参数。在0.1mW/cm的入射光强下及在VDS=-10V和VG=3V时，发现K=1:2的探测器Au/PbS0.4Se0.6:P3HT/PMMA/Al的探测性能达到了最优，其最高响应率、比10探测率分别为55.98mA/W和1.0210Jones。I北京理工大学硕士学位论文关键词：PbSxSe1-x胶体量子点，场效应晶体管，红外光电探测器，重量比II北京理工大学硕士学位论文AbstractAsanimportantpartofnanostructu

8、redoptoelectronicdevices,thenanocompositefilmphotodetectorcombinesthequantumeffectandsizeeffectofnanomaterialswiththephotoconductiveeffectofsemiconducto