基于二维材料异质结的光探测器研究进展

二维材料异质结因其特有的层状结构和优异的光响应性质,被认为具有应用于新一代光探测器件的潜力。二维材料家族具有丰富的种类,因其能带带隙范围分布广,光电响应可覆盖从紫外到红外的波谱范围。另外二维材料层间通过范德瓦尔斯力相结合,因此理论上可以利用不同二维材料层间的范德瓦尔斯力相互作用制备出多种性能优异的二维材料异质结。近年来有多种二维材料异质结通过机械堆叠法及CVD生长法被制备出来,且二维材料异质结光探测器在可见光至远红外波段表现出优异的性质。在这样的研究背景之下,本文从二维材料异质结的制备、器件制备与器件性能等几个方面综述了近年来二维材料异质结光探测器的研究进展。     

碲铟汞晶体的生长研究

以高纯Hg、In、Te单质为原料,在摇摆合料炉中成功地合成了HgInTe多晶原料,并且利用该多晶原料,在特殊设计的坩埚中,成功地生长了HgInTe单晶体.X射线衍射分析证明,所生长的HgInTe晶体为缺陷闪锌矿结构,晶格常数a=0.6293nm,是一种高质量的完整单晶体.     

水热法合成硒化锡纳米盘及其形成机理探讨

本制备方法以二氧化硒(SeO2)为硒源,以氯化亚锡(SnCl2·2H2O)为锡源,以水合肼(N2H4·H2O)为还原剂在180 ℃ 的条件下利用水热法合成了硒化锡纳米盘.产物分别用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)表征手段进行了表征,探索了硒化锡纳米盘的形成机理.通过一系列反应物中不同硒元素与锡元素的摩尔比的条件实验,讨论了其对反应所得产物的影响;另外,通过不同反应温度的条件实验,研究了反应体系温度对所得反应产物的影响,讨论了相关的规律.     

磁控溅射法制备硒化银薄膜及其磁电阻效应研究

采用磁控溅射后退火的方式成功制备了硒化银薄膜,膜厚约为310 nm.X射线粉末衍射分析表明所制备薄膜为单相正交结构,伴随择优取向;比较不同退火温度的效果后发现300℃退火后的薄膜样品结晶最好.扫描电子显微镜、X射线能谱分析表明300℃退火后样品均匀致密,元素组分接近原始比例,是较为适宜的退火温度.低温磁电阻测试显示薄膜样品具有明显的正磁电阻效应,90K附近达到最大磁电阻值7.3;.霍尔系数测量得到薄膜样品室温载流子浓度与霍尔迁移率分别为2.2×1019 cm-3与221 cm2·V-1·s-1.     

二维层状金属碘化物的制备及光电磁器件的应用进展

二维金属碘化物,呈现范德瓦耳斯层状堆垛结构,平均原子序数大,具有合适的能带间隙、强的磁电耦合效应,是一种新型的光电探测材料,能被用于制备高能射线探测器,且一些磁性二维金属碘化物能被用于磁电器件。由于其在光电磁器件方面的潜在应用,近期成为了低维材料研究的热点。并且在材料制备方面,层状金属碘化物一般熔点较低,制备条件温和简单,可用于二维层状材料生长机理的研究。本文首先介绍了层状金属碘化物的结构、性质,然后着重阐述了二维层状金属碘化物的制备方法,最后讨论了层状金属碘化物在光电磁器件方面的应用。期望读者对二维层状金属碘化物有更深入的了解,更好地推动二维层状金属碘化物的应用。     

高纯硒化镉(CdSe)多晶原料的合成研究

硒化镉(CdSe)是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,在核辐射探测、非线性频率转换等方面都有着重要的应用.高纯原料是生长优质CdSe单晶,实现上述应用的基础,但目前合成方法存在效率低、纯度不高等缺点.为此实验室对传统高温元素合成法进行优化,利用理论计算的反应温度点为指导,辅以外部加压,控制内外压差,有效实现原料的批量、安全合成,单次可合成200 g,经粉末衍射(XRD)、综合热分析(TG/DTA)、等离子发射光谱仪(ICP)等测试,合成的原料质量较好,能生长出较大尺寸单晶.文中对合成过程可能的纯度影响因素及控制措施也进行了相应讨论.     

层状二硫化钼纳米材料的研究进展

二硫化钼由于具有合适的层间间距、间隙可调、较高的机械强度、比较稳定的化学性质等,引起了国内外科研人员的高度重视,成为下一代光电子器件的理想材料.它被广泛应用于各种领域,如太阳能电池、光电探测器、场效应晶体管、传感器、存储器等.本文综述了二硫化钼的最新进展,主要包括二硫化钼的晶体结构、能带结构和光学性质,介绍了二硫化钼的制备方法,总结了表征二硫化钼结构的方法,归纳了层状二硫化钼在光电子器件以及微电子器件等领域的制备与应用,最后提出了该研究领域的挑战与机遇.     

二维晶体材料MXenes的合成、性能和应用研究进展

近年来,MXene材料因具有独特的结构和优异的特性越来越受到研究人员的关注,对其研究也不断深入.MXene材料是由Mn+1AXn(n=1,2,3…)相刻蚀得到,目前已有化学液相常压刻蚀法、水热刻蚀法和高温分解等制备方法.研究发现MXene拥有优良的导电性、稳定性、磁性能以及力学性能,被广泛的应用于储能、催化、吸附等应用领域.本文主要综述了MXene的基础理论、制备方法、结构性能以及其在各领域的应用研究进展,并对以后的发展和面临的问题做出了展望.     

LYSO∶Ce闪烁晶体的研究进展

铈掺杂硅酸钇镥(LYSO∶Ce)晶体显示出优异的闪烁性能,并在核医学、高能物理及安全检查等领域具有广泛应用。本文综述了LYSO∶Ce闪烁晶体的晶体结构、发光机制、晶体生长存在的主要问题以及LYSO∶Ce晶体可能的发展方向。同时,梳理了LYSO∶Ce晶体生长过程中常见问题及对应的解决方案,并进一步讨论了Ce³⁺占位情况以及Ce⁴⁺与闪烁性能之间的关系。此外还展示了本团队在LYSO∶Ce晶体生长的最新研究成果,使用中频感应提拉炉生长出尺寸为φ95.42 mm×200 mm的LYSO∶Ce闪烁晶体。     

制作压电器件氧化锌单晶的评述

氧化锌材料制作压电器件已经有很长的研究历史,自从Robert F.Service在1997年报道氧化锌可以在短波长范围实现蓝光输出后,氧化锌单晶在质量和体积方面取得了很大的研究进展。通过对比分析20世纪60年代以来氧化锌单晶压电特性的研究结果,指出迄今为止制作压电器件的氧化锌单晶仍然需要继续优化。     

非线性光学晶体的研究进展

本文比较了无机、有机、半有机三类非线性光学晶体的性能、研究进展以及面临的主要问题和发展趋势;评述和展望了近年来出现的半有机非线性光学晶体的研究意义、潜在优势和发展前景.     

钙钛矿型闪烁晶体的研究进展

闪烁晶体材料一般可用于X射线、γ射线、中子及其他高能粒子的探测。经过100多年的发展,以闪烁晶体为核心的探测和成像技术已经在核医学、高能物理、安全检查、工业无损探伤、空间物理及核探矿等方面得到了广泛的应用。随着人们对闪烁晶体材料进一步深入的研究和科技的发展,现今市面上较好的LaBr₃∶Ce等卤化物闪烁晶体由于生产成本过高、各向异性及脆性等缺点逐渐不能满足发展的需要,而钙钛矿型闪烁晶体材料由于其容易被改善的潮解性、低的生产成本、易于调整的生长条件以及良好的闪烁性能,逐步进入人们的视野。本文从晶体结构、性能、生长方法、发展趋势和应用前景等方面,着重介绍了ABX₃(A⁺为Cs⁺,B²⁺为部分碱土金属离子,X^-为非氟卤族元素离子)钙钛矿型闪烁晶体材料和K基钙钛矿结构闪烁晶体材料。最终,通过掺杂部分稀土元素和改善生长工艺等方法,即可得到光输出高、能量分辨率好,且成本较低、可广泛应用于市场的钙钛矿型闪烁晶体。     

熔体法制备无机钙钛矿半导体核辐射探测晶体与器件的研究进展

钙钛矿材料在太阳能电池和光电探测等领域的快速发展,带动了其在核辐射探测领域的应用研究。钙钛矿晶体结构拥有多样化的结构容忍性,如何设计组分并挖掘材料的相关特性具有很大的科学挑战。其次,针对新型钙钛矿材料特性,需要根据应用场景来优化半导体器件设计,才能最大限度地发挥其辐射探测性能。鉴于此,本文从熔体法晶体生长及半导体器件设计等角度,探讨了不同维度钙钛矿结构的材料特性及辐射探测器件性能,以期为该材料在核辐射探测领域的发展提供参考。     

部分硫/硒(S/Se)红外非线性晶体原料的快速合成方法研究

含有硫/硒(S/Se)元素的部分化合物在现有中红外非线性晶体材料中占据相当重要的地位.高纯多晶原料是生长优质S/Se光学晶体的基础,但常规合成方法存在周期长、数量少等缺点.为此,针对部分S/Se化合物,我们对传统的合成方法进行优化、改进,实现GaSe,AgGaSe2,AgGaGeS4,AgGaGe5Se12等的快速合成,单次合成原料200～300 g,合成周期小于48 h,经过粉末衍射(XRD)测试表明合成的原料质量较好,能够生长出较大尺寸单晶.文中对快速合成方法的机理、存在的问题等也进行了相关讨论.     

水热法生长无色BSO晶体

采用不同方法制备的培养料,进行了Bi12SiO20(BSO)晶体的水热生长实验.其中以高纯三氧化二铋,二氧化硅为原料,使用铂坩埚烧制成的玻璃体为培养料,5 mol/L的NaOH溶液作为矿化剂溶液,黄金衬管作为反应场所,采用二次水热生长的方法,获得尺寸为10×10×6 mm3的无色BSO晶体.晶体的显露面主要为(001)和(110).讨论了不同方法制备的培养料对晶体呈色的影响,并测量了晶体的截至边.     

弛豫铁电单晶的生长及性能优化研究进展

钙钛矿型(ABO₃)弛豫铁电单晶具有优异的机电耦合性能,被认为是研制下一代医疗超声换能器、高精度压电驱动器、水声换能器等机电耦合器件的核心关键材料。针对弛豫铁电单晶材料制备与物理性能方面尚存在的基础科学与工艺问题,本文综述了近些年弛豫铁电单晶生长与性能优化方面的研究进展,包括若干新的单晶生长方法用以改善弛豫铁电单晶的成分和性能均匀性,提升弛豫铁电单晶压电性能的系列新方法,通过铁电畴结构调控以获得高透光率的弛豫铁电单晶,以及高性能弛豫铁电单晶在电光技术领域的应用等。     

YSGG系列晶体及激光器的研究进展

YSGG系列晶体和激光器的研究在近几年又有了较大的发展,本文介绍了YSGG系列晶体的生长、性能、发光机理和YSGG系列激光器的优良性能和广阔的应用前景。     

稀土激光晶体研究进展

简述了近年来掺稀土激光晶体的研究进展,详细介绍了若干新型掺稀土激光晶体的结构、热力学性能、机械性能、光谱特性和激光性能.发现激光晶体正朝着改善晶体物理性能、提高输出光强、拓宽输出波长范围的方向发展,而且由于激光二极管性价比的提高,探索适用于LD泵浦的激光晶体将成为主流.本文为进一步研究和应用这些激光晶体提供了参考.