穿通增强型硅光电晶体管的结构及参数优化

为克服各种常用光电探测器件的缺点, 对穿通增强型硅光电晶体管进行了结构优化和参数优化。将窄基区穿通晶体管仅在一侧与宽基区光电晶体管复合的传统结构, 改进为窄基区穿通晶体管在中间, 两侧各复合一个长度减半的宽基区光电晶体管。同时, 对不同窄基区宽度下的暗电流、 光生电流及光电响应率等随偏压变化的电学性能和光电转换特性进行仿真, 得到窄基区宽度最优参数。然后对优化后的器件在不同光强下的光生电流和光电响应率随偏压的变化进行了仿真, 分析了器件在不同光强下的响应特性。结果表明, 当窄基区宽度为0.6 μm时, 器件性能折中达到最优, 在0.5 V偏压下, 器件暗电流仅为1 μA;入射光功率密度为10^-7 W/cm²时, 器件响应率高达4×10⁶ A/W。     

GaN金属-半导体-金属紫外光电探测器的研制

用金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上制备了GaN单晶薄膜,并对样品进行X射线衍射和光致发光谱测量.利用GaN样品成功地制备了金属-半导体-金属(MSM)结构GaN紫外光电探测器,并对其I-V特性、光谱响应及击穿电压等性能进行测试和分析.结果表明,探测器在-5 V偏压下的光电流与暗电流之比大于400倍;探测器光响应在352 nm附近达到响应峰值,并在364 nm附近出现截止,即具备可见盲特性;器件的光响应度最好达0.21A/W.     

石墨烯场效应晶体管的光响应特性研究

采用电子束曝光和剥离工艺制备石墨烯场效应晶体管, 并研究其光电响应特性。结果表明, 当激光光斑(波长为633 nm)照射在金属电极边缘的石墨烯沟道时, 可测得明显的光电流。背栅电压能够有效调制光电响应, 可以改变光电流的大小和方向。在背栅调控下, 光电流出现饱和现象, 石墨烯晶体管的光响应度最大达到46.5 μA /W,可用于构建基于石墨烯的新型光探测器。     

碳化硅紫外探测器的研究

采用宽禁带半导体n-4H-SiC和金属Au作肖特基接触，TiNiAg合金作背底形成欧姆接触，研制出Au／n-4H-SiC肖特基紫外探测器．测试分析了该器件的光谱响应特性：响应范围为200～400nm之间；在室温无偏压下，响应峰值在310nm处，响应半宽为85nm．同时测试分析了该器件的I-V特性：在室温下，正向开启电压为0．8V，反向击穿电压大于200V，反向漏电流小于10^-10A；工作温度大于250℃．实验表明，Au／n-4H—SiC肖特基紫外探测器具有很好的紫外响应特性和很低的反向漏电流．     

GaN基MSM结构紫外光探测器

在蓝宝石(0001)衬底上采用低压金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长GaN外延层, 以此为材料, 制作了暗电流很小的金属-半导体-金属(MSM)结构紫外光探测器. 测量了该紫外光探测器的暗电流和360 nm波长光照下的光电流曲线、光响应曲线和响应度随偏压变化的曲线. 该紫外光探测器在5 V偏压时暗电流为1.03 nA, 在10 V偏压时暗电流为15.3 nA. 在15 V偏压下该紫外光探测器在366 nm波长处的响应度达到0.166 A/W, 在365 nm波长左右有陡峭的截止边. 从0~15 V, 该紫外光探测器在360 nm波长处的响应度随着偏压的增加而增大. 详细地分析了该紫外光探测器的暗电流、光电流、响应度随偏压变化的关系.     

硒化铅量子点/石墨烯可见光敏晶体管的研究

石墨烯晶体管以其高载流子迁移率和宽波长范围光吸收在光探测方面得到了广泛研究.然而石墨烯极低的光吸收率限制了其响应灵敏度.以溶液法用氧化铅、硒粉、TOP为反应物一步合成硒化铅量子点,与湿法转移的单层铜基底石墨烯复合,制备硒化铅量子点/石墨烯光敏晶体管,利用石墨烯的高迁移率和量子点对光的高吸收效率提高晶体管的光响应,测试表明晶体管对波长370 895 nm范围内的光均有良好响应,在波长540 nm光强0.528μW/cm~2下的响应率达到了10~6A/W.     

基于Pt电极的TiO2紫外探测器研究

针对宽禁带半导体紫外探测器响应不够灵敏和响应度偏低等问题,将具有高功函数的Pt电极引入TiO₂紫外探测器,采用溶胶凝胶法制备了纳米TiO₂薄膜。以金属Pt为电极,采用磁控溅射的方法,将Pt电极溅射在TiO₂纳米薄膜上,制作了MSM (Metal Semiconductor Metal)型紫外探测器件。在5 V偏压下,探测器的暗电流为4.5 nA,260 nm波长光照下的光电流为5.7 μA。在260 nm的紫外光照射下,探测器的响应度达到最大值,约为447A/W,与其他紫外探测器（200 A/W左右）的响应度均值相比有了很大的提升。最后,设计外围电路,制作出功能完整的紫外强度测试仪。实验表明,该探测器成功地解决了传统宽禁带半导体紫外探测器灵敏度及响应度偏低等问题。     

Si基单片集成850nm光接收芯片研究

设计并制备了一种Si基单片集成850nm光接收芯片,包括"P+/N-EPI/BN+"结构的光电探测器(PD)、跨阻前置放大电路及其后续处理电路。分析了PD的结构,并对其光谱响应及频率响应进行模拟,在2.0V偏压下,PD在850nm的响应度为0.131A/W,截止频率为400 MHz。采用0.5μm BCD(bipolar、CMOS和DMOS)工艺流片,光接收芯片面积约为900μm×1 100μm。测试结果表明,PD暗电流为pA量级,响应度为0.12A/W。光接收芯片在155 Mb/s速率及误码率(BER)小于10-9情况下,灵敏度为-12.0dBm;在622 Mb/s速率及BER小于10-9情况下,灵敏度为-10.0dBm,并能得到清晰的眼图。将该光接收芯片封装后接入光接收模块,进行点对点光互联实验,获得很好的光信号通路。     

基于TiO2 NRs/CuI异质结的自供电紫外光电探测器

自供电紫外光电探测器(UV-PD)因无需外部能源的潜在应用而备受关注.基于TiO₂ NRs(纳米棒阵列)/CuI结构,结合水热法和浸渍技术及空间限域退火,制备了一种自供电p-n结紫外光电探测器.CuI膜完全覆盖TiO₂ NRs的表面,形成大面积的异质结.器件在自供电模式下具有较高的响应度为75.58 mA/W.器件在施加偏压后(-1V)响应度大幅度提高,可达4.53×10⁴ mA/W.     

小体积电压输出型ZnO惠斯通电桥式紫外探测单元

针对传统ZnO紫外光探测器无法直接输出电压传感信号而难以与后端信号处理芯片集成的问题,提出并实现了一种小体积电压输出型ZnO惠斯通电桥式紫外探测单元。利用大功率射频磁控溅射SiO₂钝化层时高能粒子轰击ZnO薄膜表面的方法增加了ZnO薄膜表面的氧空位缺陷浓度,使ZnO光电导器件桥臂的紫外光响应电流获得近2个数量级的显著提升;在SiO₂钝化层上通过射频磁控溅射ZnO作为紫外线遮光层可大大减少ZnO光电导器件桥臂的暗场漏电流。遮光后ZnO光电导器件桥臂的紫外光响应电流显著降低至原先的1/10;所制备的ZnO电桥式紫外探测单元可将入射的紫外光信号直接转换为电压信号输出,且可对1μW～6 mW跨3个数量级强度范围的紫外光进行响应,响应度最高达9 mV/μW,紫外光可见光对比度为143.8,且整个单元体积小于1 mm³。实验结果表明,该ZnO电桥式紫外探测单元具有高响应度、宽响应范围、高紫外光可见光抑制比、可直接输出电压传感信号、体积小等优点,可用于实现具有高集成度的ZnO紫外感算一体芯片。     

n-TiO_2多晶薄膜光阳极的掺杂研究

研究了多晶薄膜 n—TiO_2光阳极通过掺杂以扩展其在可见光区的光谱响应。分别掺入的多种非稀土元素均能扩展其光谱响应,与稀土元素一同掺入可同时增加光阳极在紫外区的量子效率。对掺杂 TiO_2光阳极光电化学性能的研究表明,光谱响应的扩展与其禁带宽度的减小有关。     

Infrared phononic nanoantennas: Localized surface phonon polaritons in SiC disks

The electromagnetic interaction of light with polar materials shows a sharp and well defined electromagnetic response in the infrared (IR) region that consists mainly of excitation of optical phonons. Similar to surface plasmons in the visible region, surface phonons can couple efficiently to infrared light in micron-sized antennas made of polar materials. We applied the boundary element method to calculating the infrared electromagnetic response of single SiC disks acting as effective infrared antennas as a function of different parameters such as disk size and thickness. We also analyzed the effect of locating a probing metallic tip near the SiC disk to scatter light in the proximity of the SiC disk, thereby obtaining new spectral peaks connected with localized modes between the tip and the SiC disk. We then further investigated their application in IR scanning probe microscopy. A near-field map of the phononic resonances enhances the understanding of the nature of the IR extinction peaks.     

ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构的低温控制合成及其光电性能

通过选择性腐蚀ZnO纳米棒,在p型Si衬底上低温合成了ZnO纳米管阵列,构成ZnO纳米管阵列/p-Si异质结构(n-ZnONT/p-Si).ZnO纳米管阵列光致发光谱显示,在378 nm处出现了很强的紫外发射峰,而在500 nm左右有一个较宽的绿色发光峰,表明ZnO纳米管具有较好的结晶性.电流-电压曲线显示,n-ZnONT/p-Si异质结构在光暗两种条件下都表现出了较好的整流特性.在紫外光照射下,反向偏压区电流出现了较大的变化,反映出n-ZnONT/p-Si异质结构有较强的紫外光响应,有望成为潜在的紫外光探测器件.     

MX@CFO,C3N4@CFO和AC@CFO复合材料的构筑及光催化性能

用有机合成乙酰丙酮盐制备CoFe₂O₄纳米颗粒, 将CoFe₂O₄纳米颗粒分别与二维过渡金属碳氮化物(MXene)、 氮化碳（C₃N₄）和粉 末活性炭（AC）复合, 构筑具有磁性功能的复合材料, 用紫外-可见分光光度计分别测量紫外光和可见光照射下4种复合材料罗丹明(RhB)在其吸收峰值处(λ=555 nm)的降解率. 实验结果表明: 获得了基体/负载复合材料, 在强磁作用下可实现光催化剂与液体环境分离; 在紫外光下, 4个样品光催化活性的高低顺序为AC@CFO>MX@CFO>CFO>C₃N₄@CFO; 在400~780 nm可见光下, 4个样品光催化活性的高低顺序为AC@CFO>C₃N₄@CFO>CFO>MX@CFO.     

掺杂铕氧化铋光催化剂的制备及其可见光的光催化性能

通过在Bi2O3中掺杂稀土元素Eu, 以甲基橙为目标污染物, 考察稀土掺杂比、 离子液体浓度、 灼烧温度、 灼烧时间和催化剂投加量对光催化效
果的影响, 并利用X射线衍射(XRD)和紫外 可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)研究样品结构. 结果表明: 最佳制备条件为n(Eu)∶n(Bi)=0.25, 离子液体浓度为0.002 5 mol/L, 灼烧温度为400 ℃, 灼烧时间为5 h, 最佳投加量为5.0 g/L; 在最佳制备条件下制得的光催化剂在可见光光源下对甲基橙的降解率为92.57%, 远高于未掺杂Eu光催化剂的降解率(29.26%); 制备的催化剂为四方晶系, 吸收边带红移约120 nm, 禁带宽度由2.86 eV变为2.37 eV. 即掺杂Eu可扩展光的响应范围, 提高Bi₂O₃的光催化活性.     

Al掺杂4H-SiC第一性原理计算及二次离子质谱分析

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,使用CASTEP软件建立了4H-SiC重掺杂模型,对通过激光辐照固态Al膜制备的p型重掺杂4H-SiC薄膜的晶体结构和电子结构进行了计算分析,研究获得不同浓度Al掺杂4H-SiC的能带结构和态密度.结果表明,随着Al原子掺杂浓度的增大,辐照样品禁带宽度随之减小,费米能级进入价带,体现出p型半导体的特征.结合二次离子质谱测试分析,得到Al掺杂浓度随辐照层深度的变化规律,Al掺杂浓度在30 nm范围内较为均匀,约为1×10^20cm^-3.证明KrF准分子激光可以实现4H-SiC之Al原子重掺杂,随着深度的增加,激光能量密度逐渐降低,4H-SiC内Al原子掺杂浓度相应降低.验证了激光辐照Al膜掺杂所制备4H-SiC样品的p型半导体特征,得到了Al掺杂浓度随激光辐照深度的变化规律.     

掺杂和应变对硅纳米线电子结构与光学性质的调制影响

为了研究掺杂和应变对[111]晶向硅纳米线的电子结构与光学性质的调制影响,基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(general gradient approximation,GGA),采用第一性原理方法开展了相关计算。能带计算表明：空位掺杂和元素掺杂均引入杂质能级,形成了N型和P型半导体材料。单轴应变则进一步减小了带隙,增强了掺杂硅纳米线的导电性,但由于应变也修饰了费米面附近能级的形貌,能带曲率突变影响了体系的导电性能。光学性质计算表明：相比于空位掺杂,元素掺杂更有效地改变了SiNWs的介电函数、吸收系数、折射率与反射率等光学参数,而单轴应变则削弱了元素掺杂的影响。拉应变提升了光吸收的范围和强度,尤其是可见光波段,使掺杂硅纳米线成为优质光伏材料,压应变则降低了对紫外光波段的吸收效率。在紫外区域,拉应变和压应变对掺杂硅纳米线的折射率与反射率的影响相反,在红外和可见光区域影响则一致。本文研究结果为基于应变和掺杂硅纳米线的光电器件设计与应用提供一定的理论参考。     

天然紫外吸收剂脱色对光谱特性的影响

文章主要讨论脱色处理对新型天然植物紫外吸收剂光谱特性的影响 .紫外吸收剂脱色处理对可见光和近红外有一定的影响 ,其吸收减弱 .对紫外吸收特性影响较小     

光电成像系统分析中大气传输特性计算的几个问题

利用美国大气传输特性软件LOWTRAN，对常用的基于气象学能见距离的大气透射比公式及中波和长波红外透射比进行了分析．结果表明：气象学能见距离透射比公式可以较好地描述美国标准大气下可见光的光谱透射比和平均透射比，但其向紫外和红外波段的适用性需要慎重处理；在高温和潮湿条件下，中波红外波段的大气平均透射比在路径的起始阶段衰减较快；但在一定距离外，中波红外波段的大气平均透射比优于长波红外波段。