釩氧化物光電探測器的制備及性能研究.pdf

1、釩氧化物半導體材料具有寬廣的帶隙分布，部分釩氧化物的一維納米結構也被證實具有良好的光電性能，這些都為釩氧化物在光電子學方面的潛在應用提供了支撐。一維納米結構由于本身的局限性，包括大的電阻、小的面積和小的光電流等等限制了其在光電子器件中的實際應用。二維結構包括網格結構和大面積有序陣類結構，其效應是單根納米線的集合體，這無疑可以大大促進一維微納米結構的大規(guī)模集成化應用。
　　基于以上考慮，本文利用水熱法從一維納米結構的可控合成入手，制

2、備了不同形貌和尺寸的釩氧化物納米單體，著眼于構筑有序可控大面積的納米結構。在此基礎上，本文系統(tǒng)研究了釩氧化物二維納米材料的光電性能。本論文主要研究內容如下:
　　(1)制備了尺寸較為均一的二氧化釩實心小球和空心小球，通過自組裝的方法分別制備了近似單層排列的實心球薄膜和空心球薄膜。光電測試結果表明二氧化釩實心小球具有更優(yōu)異的紅外響應。
　　(2)通過水熱法制備了高度結晶和取向生長的VO2(A)納米線，分別構筑了VO2(A)單根

3、和納米線薄膜光電探測原理型器件。在同樣的測試條件下，納米線薄膜器件的光電流是單根納米線的15.9倍。
　　(3)利用油-水-汽三相界面方法，制備了高度有序排列的VO2納米線陣列薄膜，納米線有序陣列的面積達到了平方毫米量級，并通過調控二氧化釩前驅體溶液的濃度和組裝的時間，實現了對薄膜厚度的有效控。有序排列VO2(A)納米線陣列構筑的紅外光電器件的響應度為0.83 mA/W。將在氮氣中退火后得到有序排列的VO2(M)納米線陣列。器件的

4、響應度為0.29 mA/W，上升和下降時間分別約為327和123 ms。
　　(4)通過水熱法制備和構筑了VO2/CNT復合薄膜的紅外光電探測器，結果表明CNT有助于增強VO2的紅外性能。
　　(5)基于自組裝方法，制備了有序排列的W摻雜的VO2(M)納米線陣列。在室溫下顯示出好的紅外響應性能，器件的光電流為1.2μA，響應度為21.4 mA/W，此性能高于純的VO2納米線陣列。
　　(6)將制備的有序VO2在空氣中退