太原理工大学光电工程学院，山西 太原 030024
制备基于二维钙钛矿（PEA）2（MA）4Pb5I16［PEA为C6H5（CH2）NH3，MA为CH3NH3］的垂直结构光电探测器，当二维钙钛矿薄膜厚度为280 nm时，器件的亮电流最大，500 nm处外量子效率达到90%，响应率达到0.37 A/W，探测率达到3.4×1012 Jones（1 Jones=1 ）。当二维钙钛矿薄膜厚度减小时，器件的响应时间没有持续减小，而在其厚度为80 nm时器件的响应时间最短，这是受载流子渡越时间和钙钛矿薄膜质量双重影响下的结果。在二维钙钛矿薄膜厚度为80 nm的基础上，通过减小器件的有效面积，其最终实现了113 ns的响应时间。本工作对推动低成本快速响应光电探测器的发展有着重要意义。
光电探测器 二维钙钛矿 快速响应 垂直结构 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0504003
1 太原理工大学物理学院，山西 太原 030024
2 太原理工大学电子信息与光学工程学院，山西 太原 030024
通过在成本较低的活性层P3HT中引入少量在近红外波段有吸光能力的有机受体Y6制成倍增器件，Y6与P3HT发生分子间电荷转移，使得器件的响应波段拓展至1310 nm，在目前所报道的近红外倍增型有机光电探测器中具有明显优势。在空穴传输层与活性层之间引入原子级厚度的Al2O3，极大降低了器件的暗电流，将器件由只能反向偏压响应改善到能够正反双向偏压响应。Al2O3修饰后器件在860 nm处的外量子效率为800%，比探测率为5.6×1011 Jones；1310 nm处器件的外量子效率为80.4%，比探测率为5.13×1010 Jones。
探测器 分子间电荷转移 近红外波段 有机光电倍增探测器 双向偏压 界面修饰
1 太原理工大学 光电工程学院，山西 太原 030024
2 西安电子科技大学 光电工程学院，陕西 西安 710071
偏振成像技术作为一种新型的光学成像技术，可以实现抑制背景噪声、提高探测距离、获取目标细节特征和识别伪装目标等功能。由于成像空间维度的不同，偏振二维成像和偏振三维成像在不同领域中具有良好的应用前景。文中从偏振光的表示与传播方式入手，先后对偏振成像系统、偏振二维成像技术、偏振三维成像技术和基于超表面偏振器件的偏振探测及成像的研究展开综述。首先，根据偏振成像系统结构的不同，偏振成像系统可分为分时型、分振幅型、分孔径型和分焦平面型四种，并对以上偏振成像系统分别进行详细介绍和比较分析。其次，阐述了基于图像增强技术的偏振二维成像。图像增强技术分为偏振差分算法和图像融合两种。对于偏振三维成像，根据所处理反射光成分的不同，分为基于镜面反射光和漫反射光的偏振三维成像。综述了三维形貌重建过程中天顶角和方位角多值性问题的解决办法。为了高效准确地获取偏振信息，基于超表面结构的偏振器件成为当前研究的热点。进一步介绍了基于超表面偏振器件的偏振探测及成像技术。最后，总结全文并对偏振成像技术的发展前景进行展望。
光学成像 偏振二维成像 偏振三维成像 超表面结构 optical imaging 2D polarization imaging 3D polarization imaging metasurface 红外与激光工程
2023, 52(9): 20220808
1 太原理工大学 物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
2 中国地质大学(武汉) 材料与化学学院, 湖北 武汉 430074
3 深圳大学 微纳光电子学研究院, 广东 深圳 518060
快速响应光电探测器在光通信、高速摄影、生物医学成像等领域有广泛的需求。目前, 市场上应用的快速响应光电探测器大多基于硅、砷化镓等传统的无机半导体材料, 但是其制作工艺复杂、成本较高, 并且机械灵活性差。以石墨烯、二硫化钼为代表的二维材料具有独特的层状结构以及良好的光学、电学、热学和机械特性, 是制备光电探测器的理想材料。尤其是部分二维材料所拥有的超高载流子迁移率特性, 十分适用于研制快速响应光电探测器。近年来, 一系列基于二维材料的金属-半导体-金属结构光电探测器(Metal-semiconductor-metal photodetectors,MSM-PDs)被陆续报道, 很多具有1 μs以下的快速响应特性。本文以基于二维材料的快速响应MSM-PDs为主题进行综述。首先介绍了MSM-PDs中的基本结构及工作原理, 深入剖析了决定其响应速度的主要因素。随后介绍了石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷、二维钙钛矿、三元硒氧铋等二维材料的分子结构、光学、电学等特性, 并对各类二维材料在MSM-PDs的应用进行对比。然后分类介绍了响应速度在1 μs以下的欧姆接触型、肖特基接触型以及基于表面等离激元效应二维材料MSM-PDs的研究进展。最后总结全文, 并对二维材料在快速响应光电探测器中的应用前景及发展趋势进行了展望。
光电探测器 快速响应 二维材料 石墨烯 过渡金属硫化物 黑磷 二维钙钛矿 金属-半导体-金属 photodetectors fast response two-dimensional materials graphene transition metal sulfide black phosphorus two-dimensional perovskites metal-semiconductor-metal
1 太原理工大学物理与光电工程学院，山西 太原 030024
2 中国科学院上海高等研究院基础交叉研究中心，上海 201210
自组装模板法是一种制作大面积图案化纳米结构的低成本方法。与聚苯乙烯微球自组装模板相比，双通阳极氧化铝（AAO）自组装模板具有结构可调、绝缘性好、稳定性好等优点，被广泛应用于制备大面积图案化纳米结构以及改善传统光电器件的性能。首先介绍了双通AAO模板的制备原理及方法，接着总结了双通AAO模板辅助制备纳米颗粒、纳米线/棒、纳米管等图案化纳米结构的具体手段，随后介绍了这些图案化纳米结构分别在太阳能电池、光电探测器、发光二极管等光电器件中的应用。最后，对双通AAO模板辅助图案化纳米结构的发展进行了展望。
激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0300001
太原理工大学 物理与光电工程学院， 山西 太原 030024
光电探测器可以实现光信号到电信号的转换，在工业、**、医疗等领域已展现出巨大的应用价值。但是，传统的平直型光电探测器捕获线光的能力较弱，一定程度上限制了响应率等性能指标的进一步提高。而基于贵金属纳米结构的表面等离激元共振可以急剧增强近场区域的(纳米尺度)电场强度和对线光的捕获能力，大幅度地提高光电探测器性能。本文首先介绍了表面等离激元的基本原理。随后，详细介绍了金属纳米颗粒、金属光栅等不同结构的表面等离激元增强型光电探测器研究进展。最后，总结全文并针对表面等离激元增强型光电探测器的发展前景做出了展望。
传播型表面等离激元 局域表面等离激元 光电探测器 金属纳米颗粒 金属光栅 propagating surface plasmon polaritons localized surface plasmon polaritons photodetector metal nanoparticles metal grating
太原理工大学物理与光电工程学院， 新型传感器与智能控制教育部重点实验室， 山西 太原 030024
外量子效率远远超过100%的有机光电倍增探测器近年来受到了研究者们的广泛关注。首先介绍有机光电倍增探测器的基本结构及其光电倍增机理。有机光电倍增探测器由于其活性层的材料特性不同，可分为小分子基及聚合物基两种类型。针对这两种不同类型的有机光电倍增探测器的研究进展进行综述，详细说明研究者们在改善有机光电倍增探测器量子效率、暗电流、响应速度、光谱性能等方面取得的重要进展。简单介绍了研究者们针对有机光电倍增探测器的工作机理提出的一些不同解释。总结全文并展望了有机光电倍增探测器的发展前景。
光学器件 有机光电探测器 光电倍增 量子效率 隧穿 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 070001
