红外探测与现代微电子技术的融合为紧凑型高分辨率红外成像提供了独特的机会。然而,作为现代微电子技术的基石,硅由于其带隙为 1.12 eV,只能探测有限波长范围(< 1100 nm)内的光,这限制了其在红外探测领域的应用。本文提出了一种光驱动鳍片场效应晶体管,它打破了传统硅探测器的光谱响应限制,同时实现了灵敏的红外探测。该装置包括用于电荷传输的鳍状硅通道和用于红外光收集的硫化铅薄膜。硫化铅薄膜包裹硅通道形成“三维”红外敏感栅极,使硫化铅-硅结处产生的光电压能够有效调节通道电导。在室温下,该器件实现了从可见光(635 nm)到短波红外区域(2700 nm)的宽带光电探测,超出了常规铟镓砷和锗探测器的工作范围。此外,它表现出 3.2×10 −12 的低等效噪声功率
控制有机量子点纳米复合膜中结晶无机量子点 (QD) 的分散性对于各种光电设备都至关重要。控制这些纳米复合材料中纳米级结构的一种有前途的方法是使用 QD 上的适当有机配体,这有助于使它们与有机主体在电子和结构上兼容。在这里,作者结合使用小角度 X 射线和中子散射,展示并量化了这种兼容的电子活性有机半导体配体物种融入硫化铅 QD 的天然油酸配体包层,以及如何轻松控制这种配体负载。此外,原位掠入射广角/小角 X 射线散射表明 QD 配体表面化学如何对纳米复合膜的自组装产生显著影响,无论是小分子结晶还是 QD 分散与有序/聚集。这里展示的方法表明,活性配体的结合程度在化学结构上与宿主小分子有机基质密切相关,在 QD 和小分子成分的自组装以及确定系统最终的光电特性方面都发挥着重要作用。
摘要:量子点是胶体半导体纳米晶体,显示尺寸依赖性电子和光学特性。这些材料是量子力学效应的视觉演示。在这里,我们为本科/学士学生提供了一项实验室练习,以介绍胶体纳米晶体和量子点。学生合成了三种尺寸的磷化磷化物(INP)纳米晶体,并执行用硫化锌(INP/ZNS)壳壳壳的磷化磷化物核心的一个核/壳合成。获得的量子点的特征是定量UV- VIS,光致发光和1 H NMR光谱。学生熟悉了几个概念:纳米晶体合成,胶体,啤酒 - 兰伯特法,量子限制,光致发光和表面化学。对于每个概念,都提供背景信息,为该报告提供了针对学生和教师的全面介绍。磷化物是在本科实验室中处理的一种更安全的材料,与硒化镉(CDSE),氯康省溴化物(CSPBBR 3)或硫化铅(PBS)纳米晶体相比。关键字:动手学习/操纵,实验室教学,无机化学,纳米技术,上级本科生,材料科学■简介
纵观战争史,人类的感觉和推理一直是引导投掷武器和直接打击目标的主要工具。然而,在战争的机械化和电子化时代,威胁数量和反应速度出现了新的要求,因此,帮助人类发挥主动性变得至关重要。继 19 世纪下半叶发现和研究光电现象之后,20 世纪初欧洲的科学努力成功开发了用于防空导弹和发热设备的第一批红外 (IR) 探测元件。1933 年,柏林大学的 E. W. Kutzscher 发现硫化铅 (PbS) 是一种光电导材料 [1]。第一次世界大战和第二次世界大战之间的时期以光子探测器和图像转换器的发展为标志。允许夜视的图像转换器是在第二次世界大战前夕开发的,引起了军方的极大兴趣。 1943 年,这些研发成果已准备好投入工业生产,PbS 成为战争期间部署在各种应用中的第一个实用红外探测器 [2]。这些秘密进行的工作导致了最灵敏的德国红外探测器的制造,其结果直到 1945 年之后才为人所知。R. J. Cashman 在美国领导了类似的努力,于 1944 年在西北大学生产了 PbS 探测器 [3, 4]。本文感兴趣的红外辐射源
摘要:紫外光电探测器(UVPD)在军事和民用应用中发挥着重要作用,通常采用宽带隙半导体(WBS)作为构造模块来制造。遗憾的是,基于 WBS 的 UVPD 商业化往往受到其相对较高的制造成本的限制,因为需要使用非常复杂的生长仪器。在本文中,我们提出了一种基于具有相对较小带隙的非 WBS 硫化铅(PbS)的灵敏 UVPD。器件分析表明,由 48.5 nm PbS 纳米薄膜制成的 UVPD 对 365 nm 的紫外线照射高度敏感。具体而言,在 365 nm 照射下的响应度和特定探测率分别为 22.25 AW − 1 和 4.97 × 10 12 Jones,与大多数传统的基于 WBS 的 UVPD 相当或更好。基于 PbS 纳米薄膜的 UVPD 还表现出优异的环境稳定性。实验结果和基于技术计算机辅助设计软件的模拟证实,PbS 纳米薄膜的异常特性与相对较薄的厚度和波长相关的吸收系数有关。这些结果为窄带隙半导体在未来光电设备和系统中实现低成本敏感 UVPD 提供了机会。关键词:紫外光电探测器、窄带隙半导体、PbS、高响应度、技术计算机辅助设计 ■ 介绍
量子点(QDs)具有窄线宽发射和可调带隙,因此在量子信息和光电子器件的开发中具有潜在价值1 – 3。尤其是胶体量子点(CQDs),它可以通过溶液处理获得,并用于光伏4 – 9、光发射10 – 14和光电检测15 – 20。上转换光电探测器将低能光子(例如红外线)转换为高能光子(例如可见光),用于红外成像(图1),而红外成像用于夜视、半导体晶圆检测、手势识别、三维成像和生物成像等应用21 – 25。然而,大多数红外光子上转换器件都是基于真空或高温沉积法22、24-33,这些方法与硅等电子材料不兼容,限制了它们在柔性电子产品中的使用。基于溶液处理材料的两端上转换光电探测器已经开发出来,但需要高开启电压并且光子对光子 (p-p) 效率低(低于 1.5%)30、34。在本文中,我们表明,通过设计电子传输层 (ETL) 可以创建两端溶液处理的红外上转换光电探测器,其总 p-p 效率为 6.5%,开启电压低至 2.5 V。我们的光电探测器的效率与外延生长半导体相当,与迄今为止报道的最高增益单片红外量子点上转换器相比,效率提高了五倍。此外,与之前的量子点上变频器相比,该器件的低开启电压降低了两倍以上。我们的器件由基于硫化铅 (PbS) QD 的光电探测器吸收层(红外)和基于硒化镉/硒化锌 (CdSe/ZnS) QD 的发光二极管 (LED) 层(可见光)堆叠而成(图 2a)。为了确保光电探测器层能够提供足够的光电流来驱动 LED 层,