新型TiO2-Au-TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及光探測(cè)性的研究.pdf

1、近幾年，有關(guān)于半導(dǎo)體光探測(cè)器相關(guān)的研究引起了人們的廣泛關(guān)注。現(xiàn)在，半導(dǎo)體光探測(cè)器在軍事、環(huán)保、航天和各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都有著眾多的應(yīng)用。目前應(yīng)用在光探測(cè)器中較為普遍的半導(dǎo)體材料主要有Si、GaAs等，但這些材料的禁帶寬度較窄，紫外光選擇性差，而且需要附帶濾光片，因此這些材料在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的局限性。TiO2因其較寬的禁帶、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、高的電子注入率和傳導(dǎo)性等優(yōu)點(diǎn)，備受人們的關(guān)注。但是現(xiàn)在的TiO2光探測(cè)器存在一個(gè)普遍的問題，那就是Ti

2、O2光探測(cè)器不能得到一個(gè)同時(shí)具備高響應(yīng)度和快速響應(yīng)速度這兩個(gè)性能要素。
　　本文針對(duì)這個(gè)問題，提出以一維TiO2納米棒陣列為基底，用Au、Ag等貴金屬負(fù)載優(yōu)化，金屬與TiO2接觸，在探測(cè)器的內(nèi)部形成了一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)，不僅確保了TiO2光探測(cè)器同時(shí)具備高光響應(yīng)度和較快的響應(yīng)速度，而且由于器件中形成的內(nèi)建電場(chǎng)而使得探測(cè)器不需要額外的工作電壓，構(gòu)建出一個(gè)新型自供能紫外光探測(cè)器。具體的設(shè)計(jì)思路是先用水熱法合成出一維TiO2納米棒陣列。再通過

3、光沉積法在一維TiO2納米棒陣列上沉積Au、Ag金屬納米顆粒，來得到一個(gè)同時(shí)具有肖特基勢(shì)壘和反向肖特基勢(shì)壘的復(fù)合三明治結(jié)構(gòu)器件。之后進(jìn)一步用枝化TiO2納米顆粒作為修飾，來增大金屬與TiO2之間的接觸面積，進(jìn)一步增強(qiáng)肖特基勢(shì)壘的影響，促進(jìn)光生電子-空穴的分離，有效地提高復(fù)合結(jié)構(gòu)的光電轉(zhuǎn)換能力。
　　研究發(fā)現(xiàn)，新型TiO2/Au/TiO2和TiO2/Ag/TiO2三明治結(jié)構(gòu)的光探測(cè)器的光響應(yīng)度均大于1A·W-1（遠(yuǎn)高于目前商業(yè)化的光

4、探測(cè)器的光響應(yīng)度），而且探測(cè)器的光響應(yīng)時(shí)間也縮短到1s左右（以上升時(shí)間為主）。不僅如此，以枝化TiO2納米顆粒作為修飾得到的復(fù)合結(jié)構(gòu)組成的光探測(cè)器無論在光響應(yīng)度、光響應(yīng)速度還是在光敏性等方面都有極大地改善。以枝化TiO2納米顆粒作為修飾的TiO2/Au/TiO2光探測(cè)器的最大光響應(yīng)度為38.50A·W-1，響應(yīng)時(shí)間分別為0.43s和2.2s。相比未用TiO2納米顆粒修飾的光探測(cè)器，光響應(yīng)度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)我們測(cè)得以枝化TiO2納米