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相似文献
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1.
孙雪  黄锋  刘桂雄  苏子生 《物理学报》2022,(17):371-379
有机无机杂化钙钛矿材料因具有可调节的带隙宽度、优异的载流子传输性能、可低温溶液法制备等优点,近年来在光电器件的应用研究上受到了广泛的关注.对于平面光电导型探测器,电荷在两电极之间需横穿钙钛矿层,由于钙钛矿晶体的形成能较低,在晶界和薄膜表面易产生缺陷,光生载流子被缺陷阻挡而加剧激子的非辐射复合,造成器件光电性能下降.本文通过在钙钛矿界面层下方引入微量的氧化石墨烯纳米片作为钙钛矿晶体的有效成核点,使得钙钛矿晶体可依附于氧化石墨烯形核,降低钙钛矿晶体成核势垒的同时与钙钛矿形成铅-氧键,最终获得晶体颗粒增大、晶界数量减少、薄膜致密的钙钛矿层.由于氧化石墨烯在玻璃基底上的含量极低,大片玻璃基底裸露并与钙钛矿直接接触,因此钙钛矿层应视为制备在玻璃基底上.在氧化石墨烯纳米片的影响下钙钛矿与玻璃基底的接触更为紧密,有效降低界面间的激子非辐射复合概率,提高了界面间电荷传输性能.最终,在氧化石墨烯纳米片最优制备参数的影响下,钙钛矿光电探测器光电流相比空白对照器件提高了1个数量级,在3 V偏压下的开关电流比为5.22×103,并且最优的光电探测器的光响应速度明显提高,上升时间为9.6 ...  相似文献   

2.
本文针对不同结构、尺寸的石墨烯场效应晶体管(graphene field effect transistors, GFET)开展了基于10 keVX射线的总剂量效应研究.结果表明,随累积剂量的增大,不同结构GFET的狄拉克电压VDirac和载流子迁移率μ不断退化;相比于背栅型GFET,顶栅型GFET的辐射损伤更加严重;尺寸对GFET器件的总剂量效应决定于器件结构; 200μm×200μm尺寸的顶栅型GFET损伤最严重,而背栅型GFET是50μm×50μm尺寸的器件损伤最严重.研究表明:对于顶栅型GFET,辐照过程中在栅氧层中形成的氧化物陷阱电荷的积累是VDirac和μ降低的主要原因.背栅型GFET不仅受到辐射在栅氧化层中产生的陷阱电荷的影响,还受到石墨烯表面的氧吸附的影响.在此基础上,结合TCAD仿真工具实现了顶栅器件氧化层中辐射产生的氧化物陷阱电荷对器件辐射响应规律的仿真.相关研究结果对于石墨烯器件的抗辐照加固研究具有重大意义.  相似文献   

3.
近年来,三维铅卤钙钛矿由于其优异的光电子性能,作为光电器件(如太阳能电池、发光二极管和激光器等)的新型半导体材料被广泛研究,然而三维钙钛矿的铅毒性以及稳定性差严重阻碍了其商业化应用.低维钙钛矿材料由于其优异的光电性能以及稳定性,在光电应用领域引起了广泛关注.除了用于光伏和发光二极管以外,低维钙钛矿已成为未来光电探测器有...  相似文献   

4.
设计了一种基于场效应晶体管的量子点场效应单光子探测器(quantum dot field effect transistor,QDFET),建立了二维电子气(two-dimensional electron gas,2DEG)的薛定谔方程和泊松方程,通过对薛定谔方程和泊松方程的自洽求解,对2DEG的载流子浓度进行了模拟。模拟结果显示,AlGaAs的Al组分、δ掺杂层的掺杂浓度以及隔离层的厚度对于2DEG的载流子浓度均有影响。为了使2DEG具有较高的载流子浓度,AlGaAs的Al组分应为0.2~0.4,δ掺杂浓度应为6~8×10~(13)/cm~2,隔离层厚度应在50nm以下。通过对2DEG的载流子浓度进行研究,可以掌握2DEG载流子浓度的影响因素,从而通过优化QDFET结构,可提高2DEG的载流子浓度。这对于高灵敏度QDFET的制备具有重要的意义和应用价值。  相似文献   

5.
雪崩光电二极管由于具有高增益特性而广泛应用于激光测距机中,但由于在电流倍增过程中引入的高附加噪声,使激光测距机进一步提高信噪比遇到了瓶颈。石墨烯具有高电子迁移率、零带隙结构、独特光吸收系数等特性使其广泛应用于激光器、光调制器、透明电极以及超快光电探测器。该研究提出了一种高信噪比的谐振腔型石墨烯光电探测器的设计方法。以波长为1.06μm的激光为例,采用光学传输矩阵法和散射矩阵法,研究了光波在谐振腔传输和吸收层吸收的机理,建立了谐振腔型光电探测器的光吸收模型,通过优化,器件最终量子效率达到91.2%,响应度达到0.778A·W~(-1),半高全宽达到6nm;分析石墨烯在谐振腔中的位置对器件吸收率的影响,发现在满足谐振条件下,器件吸收率随石墨烯位置呈现周期性变化,腔长的改变不改变吸收率峰值,而是改变了吸收率峰值对应的石墨烯在谐振腔中的位置,当腔长是入射光半波长的n倍时,随着石墨烯位置变化,将出现2n个吸收率峰值,且关于谐振腔中心点对称分布;选择石墨烯距顶层反射镜0.402 8μm时,器件吸收率达到94%,相比单层石墨烯,吸收率提高了16dB;通过对比求解谐振腔型石墨烯光电探测器和雪崩光电二极管信噪比方程,得出谐振腔型石墨烯光电探测器信噪比可达到90.3,较雪崩光电二极管提高了10dB;理论分析表明,谐振腔型石墨烯光电探测器具有高吸收率、高量子效率和高信噪比,研究成果将对激光测距机接收系统中光电探测器的更新设计和应用提供理论参考。  相似文献   

6.
本文基于理论的方法研究了沟道长度和宽度对石墨烯场效应晶体管中大信号和小信号参数的影响. 在快速饱和及高特征频率条件下,石墨烯场效应晶体管均表现出优异的性能. 从传递曲线可以看到,随着沟道长度从440 nm变到20 nm,产生了一个从0.15 V 到0.35 V的狄拉克点正偏移,同时也揭示了石墨烯的双极特性. 而且,由于沟道变宽及漏电流增加,当沟道宽度为2 μm和5 μm时,相应的最大电流为2.4 mA和6 mA. 另外,还在石墨烯场效应晶体管中观察到了几乎对称的电容-电压特性,电容会随着沟道变短而减小,但另一方面电容又可以通过沟道展宽来增加. 最后,在沟道长度为20 nm处获得了一个6.4 mS的高跨导,在沟道宽度为5 μm处获得的跨导值为4.45 mS,特征频率为3.95 THz.  相似文献   

7.
量子点红外探测器的特性与研究进展   总被引:2,自引:0,他引:2  
半导体材料红外探测器的研究一直吸引人们非常广泛的兴趣.以量子点作为有源区的红外探测器从理论上比传统量子阱红外探测器具有更大的优势.文章讨论了量子点红外探测器几个重要的优点,包括垂直入射光响应、高光电导增益、更低的暗电流、更高的响应率和探测率,等等.此外,报道了量子点红外探测器研究中一些最新的实验结果.在此基础上,分析了现存问题,并提出了进一步提高器件性能的几种可能途径.  相似文献   

8.
近年来,全无机钙钛矿量子点因其优异的光电性能受到研究者的广泛关注,但其较差的稳定性极大地限制了其应用。利用玻璃优异的稳定性,控制钙钛矿量子点在玻璃中原位析出,使玻璃包覆在钙钛矿量子点周围,隔绝其与外界环境的接触,有效地提高了其稳定性。通过在钙钛矿量子点玻璃中掺杂特定的离子可以调控钙钛矿量子点的析晶情况和发光峰位,并可引入新的发光中心。本文根据掺杂离子的目的,综合介绍了离子掺杂钙钛矿量子点玻璃的研究进展,为近期关于离子掺杂钙钛矿量子点玻璃的研究提供了思路和参考。  相似文献   

9.
近年来,卤化物钙钛矿纳米材料因其优异的光电性能引起了国内外学者的广泛关注。本文回顾了钙钛矿量子点从材料到多功能应用发展中的多个"高光"时刻,探讨了其快速发展过程中面临的机遇与挑战,强调了该领域发展存在的瓶颈,希望以此与广大同仁进行交流,共同推进钙钛矿量子点的研究进程。  相似文献   

10.
邱晨光  徐慧龙  张志勇  彭练矛 《物理》2012,41(12):789-795
量子电容在半导体纳米材料和器件中是一个日趋重要的参数,测量和提取石墨烯的量子电容,不仅可以得到石墨烯的重要物理性质,而且对石墨烯晶体管的尺寸缩减行为具有重要指导意义.文章中采用简单工艺在石墨烯上制备出均匀超薄的高质量Y2O3栅介质,其等效栅氧厚度(EOT)可缩减至1.5nm,通过控制栅介质厚度的变化,精确测量并提取了石墨烯量子电容,其电容值在远离狄拉克点时与理论计算相符合;在此基础上,文章作者提出了基于电势涨落的量子电容微观模型,通过采用单一参数——电势涨落δV,可以定量地描述Dirac点附近的量子电容行为,从而在全能量范围内实现对石墨烯量子电容测量值的完美拟合,并得到了石墨烯的相关重要参数.进而,作者从量子电容的角度,探索了石墨烯晶体管的性能极限,并比较其相对于Ⅲ-Ⅴ族场效应晶体管的潜在优势.  相似文献   

11.
王玉冰  尹伟红  韩勤  杨晓红  叶焓  吕倩倩  尹冬冬 《中国物理 B》2016,25(11):118103-118103
Graphene is an alternative material for photodetectors owing to its unique properties.These include its uniform absorption of light from ultraviolet to infrared and its ultrahigh mobility for both electrons and holes.Unfortunately,due to the low absorption of light,the photoresponsivity of graphene-based photodetectors is usually low,only a few milliamps per watt.In this letter,we fabricate a waveguide-integrated graphene photodetector.A photoresponsivity exceeding0.11 A·W ~(-1) is obtained which enables most optoelectronic applications.The dominating mechanism of photoresponse is investigated and is attributed to the photo-induced bolometric effect.Theoretical calculation shows that the bolometric photoresponsivity is 4.6 A·W ~(-1).The absorption coefficient of the device is estimated to be 0.27 dB·μm ~(-1).  相似文献   

12.
13.
By performing density functional theory calculations, we studied the quantum confinement in charged graphene quantum dots (GQDs), which is found to be clearly edge and shape dependent. It is found that the excess charges have a large distribution at the edges of the GQD. The resulting energy spectrum shift is very nonuniform and hence the Coulomb diamonds in the charge stability diagram vary irregularly, in good agreement with the observed nonperiodic Coulomb blockade oscillation. We also illustrate that the level statistics of the GQDs can be described by a Gaussian distribution, as predicted for chaotic Dirac billiards.

  相似文献   


14.
Hongyu Ma 《中国物理 B》2021,30(8):87303-087303
The slower response speed is the main problem in the application of ZnO quantum dots (QDs) photodetector, which has been commonly attributed to the presence of excess oxygen vacancy defects and oxygen adsorption/desorption processes. However, the detailed mechanism is still not very clear. Herein, the properties of ZnO QDs and their photodetectors with different amounts of oxygen vacancy (VO) defects controlled by hydrogen peroxide (H2O2) solution treatment have been investigated. After H2O2 solution treatment, VO concentration of ZnO QDs decreased. The H2O2 solution-treated device has a higher photocurrent and a lower dark current. Meanwhile, with the increase in VO concentration of ZnO QDs, the response speed of the device has been improved due to the increase of oxygen adsorption/desorption rate. More interestingly, the response speed of the device became less sensitive to temperature and oxygen concentration with the increase of VO defects. The findings in this work clarify that the surface VO defects of ZnO QDs could enhance the photoresponse speed, which is helpful for sensor designing.  相似文献   

15.
秦军瑞  陈书明  张超  陈建军  梁斌  刘必慰 《物理学报》2012,61(2):023102-200
利用第一性原理的计算方法, 研究了A-Z-A型GNR-FET的电子结构和输运性质及其分子吸附效应. 得到了以下结论: 纯净的A-Z-A型GNR-FET具有典型的双极型晶体管特性, 吸附分子的存在会使纳米带能隙变小. 对于吸附H, H2, H2O, N2, NO, NO2, O2, CO2和SO2分子的情况, A-Z-A型GNR-FET仍然保持着场效应晶体管的基本特征, 但吸附不同类型的分子会使GNR-FET的输运特性发生不同程度的改变; 对于吸附OH分子的情况, 输运特性发生了本质的改变, 完全不具有场效应晶体管的特性. 这些研究结果将有助于石墨烯气体探测器的工程实现, 并对应用于不同环境中GNR-FET的设计具有重要指导意义.  相似文献   

16.
利用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)基组水平上研究了具有zigzag边界的石墨烯量子点,结果表明不同大小的石墨烯量子点的基态都是具有磁性的自旋三重态.其磁性一方面来源于zigzag边界上占有凸出位置的碳原子,另一方面来源于带有孤对电子的碳原子.从整体上看,除6b结构外,其他结构的能隙随着苯环数量的增加逐渐减小,而附加电荷却使体系能隙明显减小.用含时密度泛函理论(TD-DFT)对能隙为3.83 eV的由六个苯环排列成的三角形结构进行了激发态的计算,发现第十七激发态强度最大,能量为3.93 eV,对 关键词: 石墨烯量子点 磁性 能隙 激发态  相似文献   

17.
18.
We address theoretically the electronic transport through graphene quantum dots with the emphasis on the transmission phase. Analytical and numerical results are presented regarding the existence – or not – of a π lapse of the transmittance phase (and, consequentially, a Fano zero in the transmittance) at the charge neutrality point. A simple universal criterium is found, the phase lapses being always present if the contact sites belong to the same sub‐lattice. (© 2014 WILEY‐VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim)  相似文献   

19.
We report a facile method of synthesizing graphene quantum dots(GQDs) with tunable emission. The as-prepared GQDs each with a uniform lateral dimension of ca. 6 nm have fine solubility and high stability. The photoluminescence mechanism is further investigated based on the surfacestructure and the photoluminescence behaviors. Based on our discussion, the green fluorescence emission can be attributed to the oxygen functional groups, which could possess broad emission bands within the π –π * gap. This work is helpful to explain the vague fluorescent mechanism of GQDs, and the reported synthetic method is useful to prepare GQDs with controllable fluorescent colors.  相似文献   

20.
Graphene decorated with graphene quantum dots (G-D-GQDs) have been successfully synthesized using solvothermal cutting of graphene oxide. The incorporation of G-D-GQDs in polyvinyledene fluoride (PVDF) matrix shows the total EMI shielding effectiveness (SET) of 31 dB at 8 GHz. The main mechanism of high EMI shielding effectiveness is reflection and absorption of EM radiation. The high absorption of EM radiation is due to tunneling of electrons from GQDs. Further, decoration of G-D-GQDs with conducting Ag nanoparticles (G-D-GQDsAg) enhances the SET value to 43 dB at 8 GHz of PVDF/G-D-GQDsAg nanocomposite, due to increase in electrical conductivity of PVDF/G-D-GQDsAg nanocomposite and enhanced dispersion of G-D-GQDsAg in PVDF matrix. The incorporation of G-D-GQDs and G-D-GQDsAg in PVDF matrix also increases the thermal stability and crystallinity of PVDF. The increase in thermal stability and crystallinity are more for PVDF/G-D-GQDsAg nanocomposite as compare to PVDF/G-D-GQDs nanocomposite, due to better dispersion of G-D-GQDsAg in PVDF matrix. Thus, PVDF/G-D-GQDsAg nanocomposite having high SET value can shield 99.9% of electromagnetic radiation in X-band range, which make it suitable for EMI shielding application for consumer electronic equipment’s.  相似文献   

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