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中科院合肥研究所光电探测器研究获突破

2017-03-24 00:58
吃瓜天狼
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近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员费广涛课题组在纳米材料光电探测研究方面取得系列进展。

V2O5纳米线有序阵列的SEM图像

相关研究工作分别发表在Phys. Chem. Chem. Phys., 2016, 18(48): 32691-32696、J. Mater. Chem. C, 2017, 5(6): 1471-1478、Appl. Surf. Sci., 2017, 407: 7-11和J. Mater. Sci., (DOI: 10.1007/s10853-017-0959-z)上,部分工作已申请中国发明专利。

光电探测在医疗诊断、生化分析、环境保护等领域有着重要作用,具有非常广泛的应用前景。提高探测器的响应度、信噪比、响应速度以及可实用化是研究人员一直努力追求的目标。课题组研究人员围绕这一目标开展了系列工作,在用于光电探测的纳米材料的制备及性能优化方面,取得了新进展:分别制备了钒氧化物纳米线有序阵列、二氧化钒/碳纳米管复合薄膜、碲(Te)纳米线有序阵列以及碲化铅(PbTe)网格结构纳米线等,并在上述材料基础上构筑了原型探测器。相关研究表明,结晶完好的纳米线能够有效降低电子输运中的界面和缺陷等因素影响,使电子传输通道更为顺畅,基于顺排纳米线和网格结构纳米线制备的光电探测器性能明显提高。

成功制备大尺寸高度有序的氧化钒纳米线阵列

目前纳米材料光电特性的研究大部分集中在单根纳米线方面,他人的研究表明,单根纳米线的光电特性要好于常规市售的光电探测器。然而,由于单根纳米线的有效光照面积很小,导致所产生的光电流很小,需要非常精密的仪器来测量。如果将单根纳米丝排列起来,形成有序阵列,这样既可以发挥纳米材料光电特性好的优点,又能够最大限度地增加有效光照面积。基于此,课题组付文标等采用水热法制备了结晶度高、缺陷少的氧化钒纳米线,并将其顺排起来,成功地制备了大尺寸高度有序的氧化钒纳米线阵列,阵列尺寸可以达到平方毫米量级。所制备的V2O5光电探测器原型器件在入射波长为450nm下,表现出高的探测性能,器件响应度为160.3 mA/W,探测率为6.5×108Jones,响应时间为17~12 ms(J. Mater. Chem. C, 2017, 5(6): 1471-1478)。这项工作对推进阵列结构制备和在光电子器件等领域的应用都具有重要意义。

V2O纳米线阵列光电探测器性能

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