《高靈敏度柔性ZnO/石墨烯異質結紫外光電探測器研究》是依託長春工業大學，由呂威擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高靈敏度柔性ZnO/石墨烯異質結紫外光電探測器研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：呂威
- 依託單位：長春工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
紫外探測器在國防和民用領域具有廣泛的套用前景，為了實現對紫外弱信號的探測，要求紫外探測器具有高的靈敏度。此外，能夠實現低成本大規模集成的柔性紫外探測器件是目前紫外探測套用的迫切需求。本項目以基於柔性襯底的ZnO量子點/石墨烯複合體系探測器為研究對象，採用還原氧化石墨烯表面電漿改性、石墨烯表面無僑聯分子原位製備ZnO量子點等方法最佳化材料體系及界面結構，利用FET結構對光電流信號進行調控，製備出高靈敏度柔性ZnO量子點/石墨烯紫外探測器。從理論和實驗兩方面進行界面的接觸勢壘研究，深入研究ZnO/石墨烯間載流子轉移通道、柵極電壓對費米能級的位置調控及界面耦合機制等物理問題。通過理論模擬，最佳化器件的結構，完善器件製備工藝，最終製備出高性能柔性ZnO量子點/石墨烯複合體系紫外探測器，為新型紫外光探測技術的發展提供新途徑，同時也為柔性紫外光電子器件研究奠定基礎。
結題摘要
本項目以基於柔性襯底的ZnO/石墨烯複合體系探測器為研究對象，探索載流子調控的新方法、新途徑以提高器件性能。具體成果如下: (1) 通過旋塗的方法在以Al2O3為基底材料的叉指電極上製備了的不同形貌的納米ZnO薄膜，探索了不同形貌對ZnO光電性能的影響，其中ZnO納米線性能最優。這主要是由於一維納米線具有大的比表面積，並且載流子遷移速度更快。（2）通過旋塗的方法在以柔性PI為基底材料的叉指電極上製備了ZnO納米線薄膜，隨後通過數次滴加g-C3N4 QDs溶液以旋塗方式製備得到異質結薄膜，最後通過熱蒸發在異質結薄膜一側製備電極構建了異質結光電探測器，通過光電性能測試比較，相對於純ZnO納米線，光回響率提高了將近10倍，並且回響速度也得到了明顯提高。（3）通過旋塗的方法在以柔性PI為基底材料的叉指電極上製備了ZnO納米線薄膜，隨後通過數次滴加石墨烯溶液以旋塗方式製備得到異質結薄膜，最後通過熱蒸發在異質結薄膜一側製備電極構建了異質結光電探測器，通過光電性能測試比較，相對於純ZnO納米線，光回響率提高了將近4.5倍，並且回響速度也得到了大幅度的提高，同時對於柔性器件也具有良好的性能穩定性。（4）為了提高太陽光的利用效率，提高光陽極的可見光回響強度，拓寬吸收光譜，採用上轉換納米粒子@二氧化矽@金核殼結構與不同尺寸的TiO2納米顆粒複合製備成薄膜，螢光光譜、理論模擬以及光電性能測試表明，NaYF4:Yb3+,Ho3+,Fe3+@SiO2@Au納米粒子的引入可以將紅外波段的太陽光轉換為綠光並被合適禁頻寬度的CdS和CdSe量子點吸收。Au殼與TiO2的界面可以產生明顯的表面電漿共振效應，有效提高TiO2不同尺寸的納米顆粒薄膜的電子抽取與分離效率。中間層的二氧化矽可以明顯提高光子的散射能力實現光的二次利用。Au殼還可以改善TiO2不同尺寸的納米顆粒薄膜的電子傳輸性能。在本項目支持下發表SCI論文17篇，獲得授權發明專利1項。在本項目進行過程中，共培養了具有獨立工作能力的研究生10名，4次參加各種國內外相關的學術會議, 做邀請報告3次，口頭報告1次。
