Pt负载型TiO2纳米管阵列的制备及其紫外探测性能

首先利用电化学阳极氧化方法在钛箔上合成整齐有序的TiO2纳米管阵列(TNA);然后采用电化学沉积的方法在纳米管表面均匀沉积高功函数的Pt纳米颗粒以构建Pt/TNA肖特基结,通过SEM、EDS和XRD等表征方法研究了Pt/TNA肖特基结的表面形貌和结构;最后通过测试不同光照强度下的电压-电流(V-I)和电流-时间(I-t)曲线研究了Pt/TNA肖特基结的紫外光电性能。实验发现,在1V偏压和光照强度为1.37mW/cm2的375nm紫外光照射下,Pt/TNA肖特基结的光电流可达3.71μA,响应度为0.015A/W,外量子效率为5.11%,光响应因子高达1 892.8,表明紫外光电探测性能得到显著提高。     

ZnO/Ag 纳米线复合薄膜的光电导型紫外探测器

ZnO/Ag纳米线复合薄膜紫外探测器是利用水热法在旋涂制备的Ag纳米线薄膜上生长ZnO 纳米线阵列制备得到。此紫外探测器在4.9 mW cm_-2紫外光强和1V偏压下,其明暗电流比为3100,响应恢复时间分别为3.47s和3.28s,响应度为0.25A/W,探测度为6.9×10₁₂Jones。制备和工作参数被分析以优化紫外探测器结构和性能,如ZnO 纳米线的生长时间,Ag纳米线薄膜的旋涂转速和紫外探测器的工作温度。     

Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列的制备和光电性能

结合水热法和阳极氧化法合成了Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射谱表征了异质结阵列的形貌和晶体结构.暗态下的电流-电压曲线表明Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列具有整流效应.相比于纯的TiO2纳米管阵列,Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列的光电性能有了显著地提升:在AM1.5标准光强作用下,光电转换效率从0.07％增长到0.40％,表面光电压响应范围从紫外光区拓宽至可见光区.结合表面光电压谱和相位谱,分析了Sb2S3/TiO2纳米管异质结阵列中光生载流子的分离和传输性能.     

Nb掺杂TiO_2纳米管的制备及其氢敏特性

以Ti35Nb合金为基材,通过阳极氧化和中温热处理制备了Nb掺杂TiO2纳米管阵列。通过掩模版和磁控溅射技术在纳米管阵列表面形成了Pt电极,随后在低浓度H2气氛中测试了Nb掺杂TiO2纳米管阵列的氢敏性能。实验结果表明阳极氧化温度是影响纳米管生长的一个重要因素,在阳极氧化电压为15V和阳极氧化温度为30℃的条件下可以获得均匀开口的非晶纳米管阵列。将非晶纳米管在450℃热处理后可以获得锐钛矿结构纳米管阵列。氢传感实验结果表明,Nb掺杂TiO2纳米管对低浓度气氛具有室温氢敏特性。以上实验结果表明,通过合金化设计和阳极氧化可以制备出具有室温氢传感特性的掺杂纳米管阵列。     

一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器的研制

采用Ni/Au作为肖特基接触制备了一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了阵列器件的Ⅰ-Ⅴ、光谱响应特性.结果表明,阵列探测器性能均匀性好,击穿电压均高于100V.阵列中单器件暗电流小,在偏压为20V的时候,最大暗电流均小于5pA(电流密度为5nA/cm2),光电流比暗电流高3个数量级以上.其光谱响应表明,单器件在电压为20V时的响应度约为0.09A/W,比400nm时的比值均大5000倍,说明探测器具有良好的紫外可见比.     

一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器的研制

采用Ni/Au作为肖特基接触制备了一维阵列MSM 4H-SiC紫外光电探测器,并测量和分析了阵列器件的Ⅰ-Ⅴ、光谱响应特性.结果表明,阵列探测器性能均匀性好,击穿电压均高于100V.阵列中单器件暗电流小,在偏压为20V的时候,最大暗电流均小于5pA(电流密度为5nA/cm2),光电流比暗电流高3个数量级以上.其光谱响应表明,单器件在电压为20V时的响应度约为0.09A/W,比400nm时的比值均大5000倍,说明探测器具有良好的紫外可见比.     

β-Ga_2O_3薄膜的分子束外延生长及其紫外光敏特性研究

采用分子束外延(MBE)方法在Al2O3(0001)基片上生长了β-Ga2O3薄膜,利用XRD、SEM和AFM对薄膜的结构和形貌特性进行了表征。制作了基于β-Ga2O3薄膜的金属-半导体-金属(MSM)结构紫外探测器并对其进行了电学特性测试,结果表明:在20 V偏压下,器件的暗电流为8 nA;在波长为254 nm、光照强度为13×10–6W/cm2的紫外光照射下,器件的光电流为624 nA;器件的光电流与暗电流比值为78,光响应度达360 A/W,表现出明显的日盲紫外光响应特性。     

金属-半导体-金属(MSM)结构4H-SiC紫外光电探测器的研制

MSM结构探测器具有结构与工艺简单、制备成本低、量子效率高等特点而在探测器应用中得到重视。本文制备了采用镍作为肖特基接触形成的MSM4H—SiC紫外光电探测器，并测量和分析了在不同的偏压下其光电特性。结果表明，该探测器的暗电流非常小，在偏压为15V的时候，漏电流密度约为70nA／cm^2，光电流比暗电流高约2个数量级，其光谱响应表明，其最高光谱响应与380nm的比值约为1000倍，说明该探测器具有良好的紫外可见比。     

TiO_2纳米管柔性光阳极制备及其光电性能

采用电化学阳极氧化法在钛箔表面制备了TiO2纳米管阵列膜层,形成TiO2纳米管柔性光阳极并应用于染料敏化太阳电池(DSSC)。用X射线衍射、扫描电镜及紫外可见光谱仪对纳米管阵列的物相、微观形貌及光学性能进行表征,探讨了阳极氧化时间和TiCl4处理对TiO2纳米管光阳极组装DSSC光电性能的影响。结果表明,500℃热处理后,出现明显的锐钛矿型TiO2的特征峰,且TiO2纳米管阵列垂直取向、排列紧密,长度约为23.17μm,其吸光度比TiO2纳米颗粒薄膜高;与未经TiCl4处理相比,经TiCl4处理的氧化时间为9 h的TiO2纳米管组装DSSC的光电转换效率提高了5.80%,其开路电压为0.76 V,短路电流密度为6.92 mA·cm-2,填充因子为0.45,光电转换效率达到2.37%。     

TiO2纳米管阵列的阳极氧化法制备及形成机理研究进展

二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列因其独特的结构和优异的性能而备受关注,在太阳能电池、光电催化降解有机污染物和光解水制氢等领域获得广泛应用。然而,与TiO_2纳米管阵列的制备和应用方面的研究相比,对其形成机理的研究相对较少,目前尚无一种模型或机理能够完美解释有序纳米管阵列结构的形成。本文首先回顾了近年来阳极氧化法在金属Ti基底上原位生成TiO_2纳米管阵列所用电解液的发展趋势,并重点综述了TiO_2纳米管阵列的几种生长机理,如场致溶解理论、黏性流动模型、两电流模型和氧气气泡模具效应。分析表明,结合现有的几种生长机理能较全面地解释TiO_2纳米管阵列的形成过程。"氧气气泡模具"为TiO_2纳米管的形成提供最初的孔核,阻挡层氧化物受"氧气气泡模具"阻挡而致其"从下向上"黏性流动生长,最终形成垂直有序纳米管阵列结构,而两电流模型进一步定量解释了阳极氧化过程中TiO_2纳米管阵列的形成。     

TiO2薄膜紫外探测器的光电特性

采用溶胶-凝胶法（Sol-Gel），在Si衬底上生长了TiO2纳米薄膜，并用此材料制备了光电导型的TiO2薄膜紫外光探测器．通过测量探测器的光电流与照射光波长的关系，可以看出，TiO2探测器在紫外波段230～280nm有很明显的光响应，光电流谱线近乎平坦；在280nm处光响应出现明显下降，且跨度较大，直至360nm又再次趋于平坦．测量了250nm波长处的响应度和外加偏压的关系，发现响应度随外加偏压的增加而增加，5V时达到饱和．     

GaN基MSM结构紫外探测器光响应特性

在求解一维电流连续性方程和传输方程的同时考虑表面态陷阱的作用,获得了GaN基MSM结构紫外探测器在稳态光照下的电流随电压变化的解析解,从而导出了其光响应特性主要参数,并解释了电流和响应度随偏压变化的原因和光增益现象.将该模型应用于具体器件,实验测得饱和临界偏压约6 V,稳态电流6×10-8A,响应率0.085 7 A/W,与理论计算较吻合.     

一种肖特基势垒强型N-AlGaN基 MSM日盲紫外光电探测器

研制一种以薄的高阻AlGaN覆盖层作为肖特基势垒增强层的N?AlGaN基金属?半导体?金属（MSM）日盲紫外光电探测器。与无覆盖层的参考器件相比,覆盖高阻AlGaN层后探测器的暗电流大幅度减小。在5 V偏压下,覆盖高阻AlGaN层的光电探测器的暗电流为1.6 pA,响应度为22.5 mA/W,日盲紫外抑制比大于103,探测率为6.3×1010 cm·Hz1/2/W。     

AlGaN MSM紫外探测器

用通过MOCVD生长的未掺杂的n-Al0．3Ga0．7N制备了金属-半导体-金属 (MSM)结构紫外探测器。器件在2．5V偏压时的暗电流为1pA,在6．5V偏压时的暗电流为1nA．在1V偏压下和298nm波长处,探测器的电流响应率为0.038A／W,在300nm 波长处有陡峭的截止边,这与文献中介绍的AlxGa1-xN探测器在x=0．3时截止波长为 300nm相一致。     

Si基 ZnO纳米壁网格结构紫外探测器的制备

利用等离子体辅助分子束外延设备在Si（111）衬底上在没有任何催化剂情况下,得到了ZnO纳米壁的网状结构。这些ZnO纳米壁网格结构是c轴择优取向的。纳米结构的厚度为10到20纳米,高度大约为50纳米,这种纳米结构被制成平面的金属-半导体-金属结构的光导型紫外探测器件。这种探测器具有高响应,宽范围的特点。波长从360纳米减小到250纳米的过程中,器件的响应度无明显下降。在5V的偏压下,暗电流小于6μA。ZnO 纳米结构探测器响应峰值出现在360纳米处,其数值为15 A/W。探测器的紫外可见抑制比在2个量级以上。     

基于银纳米薄膜欧姆接触的高波长选择性紫外探测器研究

常规的半导体紫外探测器波长响应范围宽,而紫外光的应用具有较强的波长选择性,如320nm波段的紫外光在医学方面有重要的应用,因此,具有高波长选择性的紫外探测器的研制有重要意义。文章采用GaN基p-i-n探测器结构,通过在p区覆盖银纳米薄膜作为欧姆接触层和波长选择透射层,成功制备了对320nm波段紫外光高选择性探测的紫外探测器,器件性能如下:70nm银层的紫外光透射率峰值超过30%,器件在-5V偏压下的暗电流为10-12 A量级,响应峰值为0.06A/W,响应峰发生在325nm处,光谱响应峰半高宽约30nm。     

一种肖特基势垒增强型N-AlGaN基MSM日盲紫外光电探测器

研制一种以薄的高阻Al Ga N覆盖层作为肖特基势垒增强层的N-Al Ga N基金属-半导体-金属(MSM)日盲紫外光电探测器。与无覆盖层的参考器件相比,覆盖高阻Al Ga N层后探测器的暗电流大幅度减小。在5 V偏压下,覆盖高阻Al Ga N层的光电探测器的暗电流为1.6 p A,响应度为22.5 m A/W,日盲紫外抑制比大于103,探测率为6.3×1010cm·Hz1/2/W。     

锐钛矿TiO2薄膜的制备及其紫外光电导性能研究

采用直流反应磁控溅射的方法, 溅射高纯钛靶在ITO石英衬底上制备了TiO2薄膜.用Raman光谱、AFM和紫外-可见光分光光度计分别测试了TiO2薄膜的结构、表面形貌和紫外-可见光吸收谱,研究了工艺因素中溅射气压、氧氩比和退火温度对薄膜结构的影响.采用C(胶)/TiO2/ITO三层结构研究了锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应.实验结果表明:较低的溅射气压、合适的氧氩比和较高的退火温度有利于锐钛矿TiO2薄膜的结晶.在2V的偏压下,锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应上升弛豫时间约为3s,稳定光电流可达到2.1mA,对紫外光的灵敏性和稳定的光响应表明TiO2薄膜有可能成为一种新的紫外光探测器材料.     

高性能石墨烯/硅纳米线阵列异质结光探测器

设计了基于石墨烯/硅纳米线阵列异质结的高灵敏度自驱动光探测器。该探测器中的纳米线阵列为直径约为100 nm的周期性结构,表面纳米结构的光捕获效应可以有效地抑制入射光的反射,增加了有效光照面积,增强了异质结的吸收,从而提高了器件的光电检测性能。实验制备出的异质结在±3 V偏压下表现出明显的电流整流特性,整流比为6.93×10⁵。此外,由于纳米线阵列的光捕获效应增强了探测器在紫外到近红外的吸收,所以该探测器的探测范围可以从紫外到近红外光。在入射波长810 nm、光强为90μW/cm²的光照下,光探测器的光电流响应度可以达到0.56 A·W^-1,光电压响应度达1.24×10⁶ V·W^-1,探测率为1.18×10¹² Jones。更重要的是,该器件具有30/32μs的快速升/降响应速度。     

电泳法制备TiO_2纳米阵列及其杂化太阳电池

采用溶胶-凝胶电泳法,以在氧化铟锡(ITO)导电玻璃基底上的多孔阳极Al2O3膜为模板,通过改变TiO2前驱体溶胶的陈化时间,制得TiO2纳米棒与纳米管阵列。通过扫描电镜、X射线衍射仪和电沉积I-t曲线对纳米棒和纳米管阵列进行了分析,阐述了纳米棒和纳米管的生长机理,解释了纳米棒和纳米管之间的转变是纳米结构生长速度与带电胶体粒子迁移速度相互竞争的结果。利用TiO2纳米棒和纳米管阵列与聚3-己基噻吩(P3HT)组装成杂化太阳电池,发现纳米阵列结构太阳电池相比其他结构的太阳电池效率更高;而纳米管阵列太阳电池比纳米棒阵列太阳电池性能更优,这得益于其更大的比表面积,可以承载更多的聚合物,并提供更大的分离界面。