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纳米材料光电探测器的研究突破性进展

导读: 传统的薄膜型半导体探测器存在较强的表面反射,降低了对入射光的吸收,进而影响了光电探测器的灵敏度。

  增强对入射光的吸收是提高光电探测器性能的重要途径。传统的薄膜型半导体探测器存在较强的表面反射,降低了对入射光的吸收,进而影响了光电探测器的灵敏度。一维纳米材料由于大的比表面积和良好的载流子传输通道,具有远大于体材料的光电导增益,是构建纳米光电探测器的基本单元。如何提高一维纳米材料光电探测器对入射光的吸收效率,对纳米材料光电探测器的研究具有重要意义。

  武汉光电国家实验室高义华教授领导的研究小组,研究了金属Ag纳米颗粒附着ZnO纳米线阵列的光吸收特性,实现了一种具有光吸收增强效应的Ag纳米颗粒-ZnO纳米线阵列紫外光电探测器。首先通过化学气相沉积法在GaN衬底上得到具有良好垂直度的ZnO纳米线阵列,再用蒸镀法在ZnO纳米线阵列表面沉积Ag纳米颗粒进行表面修饰,最后实现器件组装和测试。研究表明,得益于金属纳米颗粒的局域等离子效应,经过Ag纳米颗粒修饰后的ZnO纳米线阵列表现出明显的光吸收增强特性,对365nm紫外光的光电响应也显著增强(开关比从13.2上升到89.7)。这种光吸收增强金属/半导体纳米线阵列的光电探测器的研究,对设计开发新型高性能的纳米半导体材料光电探测器提供了新思路。

  图(a)器件结构示意图,(b)Ag/ZnO纳米线SEM图,(c)不同样品的反射率测量曲线和实物图片,(d)器件紫外光探测响应曲线

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