自驱动RNiO3_Nb-SrTiO3（R%3DNd%2CPr）异质结紫外光电探测器的研究

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1、硕士学位论文自驱动RNiO3/Nb-SrTiO3(R=Nd,Pr)异质结紫外光电探测器的研究RESEARCHONSELF-DRIVENRNiO3/Nb-SrTiO3(R=Nd,Pr)HETEROJUNCTIONULTRAVIOLETPHOTODETECTORS周倩哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O484.4学校代码：10213国际图书分类号：538密级：公开理学硕士学位论文自驱动RNiO3/Nb-SrTiO3(R=Nd,Pr)异质结紫外光电探测器的研究硕士研究生：周倩导师：王先杰教授申请学位：理学硕士学科：物理学所在单位

2、：物理系答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O484.4SchoolCode:10213U.D.C:538SecrecyGrade:OpenDissertationfortheMasterDegreeinScienceRESEARCHONSELF-DRIVENRNiO3/Nb-SrTiO3(R=Nd,Pr)HETEROJUNCTIONULTRAVIOLETPHOTODETECTORSCandidate：ZhouQianSupervisor：Prof.WangXianjieAcademi

3、cDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：PhysicsAffiliation：DepartmentofphysicsDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要紫外探测技术作为新型探测技术，具有强的抗干扰性和抗辐射性，成为科学家研究的重点。稀土镍酸盐RNiO3(除La以外的镧系元素)具有丰富的物理性质和化学性质，它的带隙可以通过氧空位调控

4、，使得RNiO3材料在宽谱段范围内有光电响应，是理想的光电探测器材料。然而对RNiO3材料的研究大都集中在MIT相变和基于RNiO3/Nb-SrTiO3(RNO/NSTO)异质结的光电转化效率上，对位置探测器方面的研究却少有报道，本论文不仅研究了RNO/NSTO（R=Nd，Pr）异质结纵向的光电性质，还探索了侧向光伏效应相关的性质，更加丰富了RNiO3材料在光电探测方面的应用领域，主要研究内容如下：首先，利用脉冲激光沉积技术在STO衬底上制备了NdNiO3(NNO)和PrNiO3(PNO)薄膜，并进行XRD、XPS和TEM表征测试，

5、证明生长出了高质量NNO和PNO薄膜，通过光透射谱可以确定NNO和PNO薄膜的带隙。其次，对自驱动NNO/NSTO异质结光电探测器进行了研究。纵向I-V曲线表明NNO/NSTO异质结具有单向导通性，形成p-n结，内建电场的存在有助于光生载流子的纵向分离，并且在光照条件下获得了0.4V的开路电压，在纵向时间分辨测试中得到了1.8μs的快速响应时间。NNO/NSTO异质结具有32mV/mm的位置灵敏度和7.4μs的超快时间响应。通过横向I-V曲线，可以证明NNO和NSTO为欧姆接触，且光生载流子主要在衬底传输。最后，对自驱动PNO/NS

6、TO异质结光电探测器进行了研究。纵向I-V曲线表明PNO/NSTO异质结具有单向导通性，形成p-n结，内建电场的形成是研究侧向光伏效应产生的关键，并且在光照条件下获得了0.6V的开路电压，说明PNO/NSTO异质结具有自驱动效应，在纵向时间分辨测试中获得了1.3μs的超快时间响应，表明自驱动PNO/NSTO异质结在紫外光电探测和转化方向有很好的应用前景。在自驱动PNO/NSTO异质结侧向光伏的测试中，探索了薄膜厚度和氧空位浓度对侧向光伏效应的影响，找到了薄膜最佳生长厚度5nm和最适氧压1Pa，最终在PNO/NSTO异质结获得了28m

7、V/mm的最高位置灵敏度。关键词：钙钛矿稀土镍酸盐；侧向光伏效应；自驱动效应；脉冲激光沉积I哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractAsanewdetectiontechnology,UVdetectiontechnologyhasstronganti-interferenceandanti-radiationproperties,itbecomesthefocusofscientists'research.TherareearthnickelatesRNiO3(lanthanidesotherthanLa)haveabund

8、antphysicalpropertiesandchemicalproperties,andthebandgapoftheperovskiteRNiO3canbecontrolledbyoxygenvacancies,enabling