聚合物表面修飾高性能紫外光探測器的研究

《聚合物表面修飾高性能紫外光探測器的研究》是依託吉林大學，由周敬然擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：聚合物表面修飾高性能紫外光探測器的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周敬然
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

紫外光電探測器可套用于軍事和民用領域。本項目採用聚合物聚乙烯亞胺PEI對TiO2納米薄膜表面進行修飾，通過反應性很強的伯胺和仲胺與半導體薄膜表面懸掛鍵發生反應，減少表面態，減小表面漏電流，從而達到降低暗電流的目的。 聚乙烯亞胺的極性基團（氨基）與處理後半導體表面的羥基形成“偶極子”，降低金-半接觸之後形成的肖特基勢壘高度，形成大的光電流，提高回響度。同時，採用XPS和UPS對薄膜表面進行化學成分、元素信息及表面真空能級等測試，結合實驗結果，對表面修飾在紫外探測器中的作用機理進行研究，進而找到更有效的提高器件性能的處理方法，爭取在氧化物半導體紫外探測器的研究上取得創新與突破，製備出高性能的以TiO2納米薄膜為敏感材料、MSM肖特基勢壘結構的紫外探測器。預期通過表面修飾後器件回響度比未經修飾器件提高50倍，光暗電流比提高4個數量級以上,在5V偏壓下暗電流小於1nA，回響時間小於5ms。

結題摘要

21世紀，人類已經進入資訊時代，感測器技術作為系統測控和研究對象的接口位置，是人們得到信息的重要媒介。紫外探測器是現代感測器的重要分支之一，是將紫外輻射能轉換為電能或者其他易於測量的物理量的器件。近年來，紫外探測技術發展迅速，並且在軍用和民用領域得到廣泛套用，這類探測器的技術關鍵是研製高靈敏度、高回響度和低噪聲的紫外探測器。 本項目的主要目的是通過表面修飾提高氧化物半導體紫外光探測器的性能。在金-半接觸中，勢壘高度很大程度上受到表面態的影響，本項目通過採用帶有極性基團（氨基）的聚合物來對氧化物半導體表面進行修飾，降低金屬-半導體接觸的肖特基勢壘高度，使光電流增大，光回響度提高，回響時間減小；同時，減少半導體表面懸掛鍵，減小表面態，抑制表面漏電流，從而使暗電流減小。 本項目已按計畫進行研究並完成了任務和指標，修飾後的器件回響度最高可達1594A/W，相比於未修飾的純TiO2器件提高了33倍，光暗電流比達到2.16×105，回響波長範圍為250-325nm，5V偏壓下的暗電流為0.43nA，回響時間為3.8ms。 項目進行過程中，共發表高水平SCI論文6篇，申請發明專利4項，其中1項獲得授權。獲得吉林省科學技術一等獎1項。本項目詳細研究了聚合物表面修飾對器件性能的影響，解釋了光電流、回響度和回響時間等性能參數提高的具體機理，為提高紫外探測器性能提供了一種新途徑。