赖志鸿 1,2许永姜 1,2徐滩滩 1,2刘远 1,2[ ... ]邓晓华 2,**
作者单位
摘要
1 南昌大学物理与材料学院,江西 南昌 330031
2 南昌大学空间科学与技术研究院,江西 南昌 330031
太赫兹在高速通信、生物医学、无损检测、空间探测和安全防护等众多领域有广阔的应用前景,然而高灵敏室温太赫兹探测器是其亟待解决的难题之一。新兴拓扑材料特殊的光电子学性质为太赫兹探测开辟了新路径。基于第一性原理计算第II类狄拉克半金属NiTe2的能带结构及拓扑表面态,采用机械剥离法得到NiTe2纳米片,通过集成电路工艺制备金属-NiTe2-金属场效应晶体管,并测量其太赫兹光电流响应。结果表明,室温下NiTe2响应度可达2.44 A/W,噪声等效功率约为14.96 pW/Hz1/2,在零偏压自驱动下,响应度仍有2.25 A/W,噪声等效功率下降到9.55 pW/Hz1/2,可与同类探测器媲美,且具有较大的线性度范围,在空气中也具有良好的稳定性。该器件良好的性能对进一步促进室温太赫兹探测器实际应用及集成具有重要意义。
太赫兹 拓扑半金属 探测器 自驱动 场效应晶体管 terahertz topological semimetal detector self-driving field effect transistor 
激光与光电子学进展
2023, 60(18): 1811023
作者单位
摘要
1 佛山科学技术学院 物理与光电工程学院,广东 佛山 528000
2 佛山科学技术学院 粤港澳智能微纳光电技术联合实验室,广东 佛山 528000
光电探测器在成像、通信、医疗、环境监测、生物传感等领域具有重要的应用,近年来备受研究人员的关注。采用铁电薄膜材料作为光吸收层,利用铁电极化场驱动载流子定向运动,可以大幅度简化探测器的器件结构,降低探测器的制备成本。本文采用溶胶?凝胶方法在掺氟二氧化锡(FTO)衬底上制备了PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)铁电薄膜,并在此基础上获得了高效的自驱动紫外光探测结果。形貌、结构、电学、铁电特性测试结果显示PZT铁电薄膜表面平整、致密、缺陷浓度低、铁电特性优异(室温下,剩余极化为2Pr = 35.2 μC/cm2,矫顽电场为 ~ 105 V/cm量级)。进一步构建了性能优异的Au/PZT/FTO结构自驱动光电探测器。在0 V偏压下,探测器的光响应度和比探测率分别为0.072 A/W和4.35 × 1011 Jones,光探测性能优于已报道的同类型器件的结果。本文研究结果证实了PZT铁电薄膜基自驱动紫外光电探测器的优越性,并为将来研制器件结构简单、性能优异的自驱动光电探测器提供了一定的借鉴。
光电探测器 自驱动 紫外光探测 铁电材料 PbZr0.52Ti0.48O3 photodetector self-powered ultraviolet photodetection ferroelectrics PbZr0.52Ti0.48O3 
发光学报
2023, 44(4): 685
胡继 1刘增 1,2,*唐为华 1,2,**
作者单位
摘要
1 南京邮电大学 集成电路科学与工程学院,氧化镓半导体创新中心,江苏 南京 210023
2 南京邮电大学 射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室,江苏 南京 210023
采用金属有机化学气相沉积技术在c面蓝宝石衬底上生长氧化镓薄膜,再通过光刻、剥离、电子束蒸镀技术在氧化镓薄膜的表面制作非对称叉指电极,其中Pt/Au作为肖特基电极,Ti/Al/Ni/Au作为欧姆电极;为实现良好的欧姆接触,提升界面载流子的注入效率,对沉积Ti/Al/Ni/Au后的样品进行退火处理。相关结果表明,该Pt/β?Ga2O3肖特基光电二极管具有良好的深紫外探测水平。在-5 V偏压下,响应度和外量子效率分别为3.4 A/W和1.66×103%。探测器的探测度高达1013 Jones,表明其具有优异的弱信号探测能力。同时,响应度和外量子效率整体都随着光强增大而减小,这是由于较高的光生载流子浓度提高了电子?空穴对的复合机率。在自驱动模式下,该Pt/β?Ga2O3肖特基光电二极管展现出较快的响应速度,响应度为2.69 mA/W。此外,探测器在-100 V和+100 V的高压下仍然能够稳定运行,说明该探测器具有较好的耐高压稳定性。
氧化镓 肖特基光电二极管 紫外探测 自驱动 Ga2O3 Schottky photodiode UV detection self-driven 
发光学报
2023, 44(5): 881
作者单位
摘要
江南大学物联网工程学院电子工程系,江苏 无锡 214122
有机半导体材料具有对环境友好的特点和优良的光电特性,广泛应用于光电探测器。通过旋涂法结合p型有机半导体材料Spiro-MeOTAD和Se微米管(Se-MT)制备一种新型Se/Spiro-MeOTAD异质结结构。Se/Spiro-MeOTAD光电探测器在350~800 nm波长范围内具有较佳的光响应度和开关比,不需要外加偏置电压,具有自驱动的良好光电特性。相比于单根Se-MT器件(0.1 V),该探测器在0 V偏压410 nm光照下的响应度提高了10倍,达到36.5 mA·W-1,开关比为156(增强800%),上升和下降时间分别缩短至22 ms和35 ms。这一研究结果表明有机半导体材料可以有效改善无机半导体的光电特性,利用无机/有机异质结可制备高性能的光电器件。
光学器件 光电探测器 Se微米管 Spiro-MeOTAD 异质结 自驱动 optical devices photodetector Se microtube Spiro-MeOTAD heterojunction self-powering 
光学学报
2022, 42(20): 2023002
作者单位
摘要
1 安徽理工大学 机械工程学院,安徽淮南23200
2 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院,安徽合肥30009
为了提升自驱动关节臂坐标测量机(后简称为测量机)的测量精度与测量效率,针对其在线测量轨迹优化问题,提出一种基于粒子群算法的轨迹优化方法。首先,基于MDH参数法建立测量机正运动学模型,并利用S形加减法和匀速直线插补法进行混合轨迹规划。其次,以运行时间和运动平稳性为优化目标,利用粒子群算法进行轨迹优化。最后,在MATLAB、ADAMS环境下建立测量机模型进行标准球测量仿真分析,并基于搭建的测量机样机开展标准球测量实验。研究结果表明:采用基于粒子群算法对混合轨迹规划进行优化的方法能够保证测量机在工作时运行平稳,标准球测量时间由62.91 s减至57.35 s,标准球测量半径误差由0.057 1 mm降至0.042 3 mm。证实该轨迹优化方法能够有效降低测头振动,提高测量机在线测量精度和测量效率。
自驱动关节臂坐标测量机 轨迹优化 粒子群算法 S形加减法 self-driven AACMM trajectory optimization particle swarm optimization S-shape addition and subtraction 
光学 精密工程
2022, 30(16): 1978
作者单位
摘要
江南大学 物联网工程学院,江苏 无锡 214122
自驱动光电探测器能够满足现代光电器件对节能和轻质的需求,但复杂的工艺和较高的成本限制了其进一步发展。本文采用旋涂法将硒微米管(Se‐MT)和聚噻吩(PEDOT)制备成Se‐MT/PEDOT异质结,其器件在350~700 nm波长下具有良好的光响应,无偏置电压下的响应度为8 mA/W(500 nm)。为了提高器件的光响应度,利用银纳米线(Ag‐NW)修饰异质结制备Se‐MT/PEDOT/Ag-NW,增强异质结在紫外‐可见光区的光吸收并提高器件的光电性能。与Se‐MT/PEDOT器件对比,Se‐MT/PEDOT/Ag‐NW器件在350~700 nm波长下的光电流数值整体上升,特别是在0 V偏压500 nm光照下,器件的响应度提升至65 mA/W(增强800%),开关比增强400%达到552,上升和下降时间明显下降至15 ms和28 ms。这一结果表明Ag‐NW改性有机/无机异质结的方法可以应用于高性能光电探测器的制备。
异质结 银纳米线 自驱动 光电探测器 heterojunctions Ag nanowires self-powered photodetector 
发光学报
2022, 43(8): 1273
作者单位
摘要
江南大学物联网工程学院电子工程系,江苏 无锡 214122
采用静电纺丝技术制备了有序二氧化钛纳米纤维(TiO2NF),通过p型硒(Se)纳米颗粒修饰TiO2NF得到新型Se/TiO2NF异质结结构,改善TiO2NF仅对紫外线有响应的选择性,抑制光生电子-空穴的重新复合,提高其光响应度和响应速度。Se/TiO2NF异质结构形成的II型能带排列结构拓宽了光检测范围,在300~700 nm波长下均不需要外加偏置电压,即在偏压为0时能够自驱动且具有良好的光电性能,特别在610 nm光照下的光响应度是21 mA·W-1,响应上升时间和下降时间分别是30 ms和47 ms,明显快于TiO2NF的响应时间45 s和70 s。研究结果表明异质结的制备可以实现高性能的光电器件。
光电探测器  二氧化钛 静电纺丝 自驱动 photodetector selenium titanium dioxide electrostatic spinning self-powered 
光学学报
2022, 42(14): 1404001
作者单位
摘要
1 上海交通大学 电子信息与电气工程学院 微纳电子学系薄膜与微细技术教育部重点实验室,上海 200240
2 上海航天技术研究院,上海 201109
3 上海空间电源研究所空间电源技术国家重点实验室,上海 200245
基于碳纳米材料/体半导体范德华(vdW)异质结的光电器件可以同时实现碳纳米材料的超高载流子迁移率以及体半导体的优异光电性能,且具有结构简单、工艺简便、易于调控界面等优点。尤其是通过调控单壁碳纳米管(SWCNT)的直径/手性、费米能级等可以与体半导体形成能带匹配、具有原子级界面的新型混合维度vdW异质结。本文报道了一种基于(6,5)手性为主的SWCNT薄膜与n型GaAs所形成的pn结的宽光谱自驱动光电探测器,并利用石墨烯降低SWCNT薄膜内载流子的复合几率和促进载流子传输。实验结果表明,器件对405~1064 nm波段光子表现出高灵敏的光电响应,零偏压条件下最大光电响应度和比探测率分别可达1.214 A/W和2×1012 Jones。
范德华异质结 单壁碳纳米管 砷化镓 自驱动光电探测器 van der Waals heterojunctions single-walled carbon nanotubes GaAs self-powered photodetectors 
中国光学
2022, 15(2): 373
郭尚坤 1,2邓杰 1,2周靖 1,2张东海 1[ ... ]陈效双 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室,上海 200083
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院大学 杭州高等研究院,浙江 杭州 310024
金属-二维材料-金属是最常见的二维材料光探测器件的结构。由于结构简单、易于集成,该类器件受到最广泛的关注和研究。其自驱动光探测的模式具有很低的暗电流,有望成为高性能红外探测的新途径。然而金属-二维材料-金属的自驱动光探测存在两个瓶颈问题:(1)反对称的金属-二维材料结区引起的泛光照射下光响应的抵消;(2)二维材料有限光吸收导致的低响应率。文中介绍了利用等离激元纳米结构的非对称集成引入非对称的光耦合,从而打破泛光照射下二维材料与两端电极接触区域产生的光电流的对称性,实现净的自驱动光响应;同时利用等离激元纳米结构产生的局域强光场提高二维材料光吸收率和光响应率的一系列研究进展。在石墨烯等离激元纳米谐振腔复合结构中,实现两个电极附近的光响应对比度超过100倍,突破了对称光耦合导致的光响应抵消的难题。由于具有将入射光耦合成局域模式的优越能力,等离激元纳米谐振腔比亚波长金属光栅更有效地提高石墨烯响应率一个数量级以上。
等离激元纳米结构 非对称光电耦合 自驱动光响应 泛光照射 红外探测 plasmonic nanostructures asymmetric photoelectric coupling self-driven photoresponse flood illumination infrared detection 
红外与激光工程
2021, 50(1): 20211011
作者单位
摘要
1 江南大学 物联网与工程学院, 江苏 无锡 214122
2 金洲集团有限公司, 浙江 湖州 313000
从节能、便携、微型化的角度看,在无电源供给的情况下能够自驱动的光电探测器更能满足现代电子设备的需求。本文采用原位聚合的方法制备了一种基于p型硒纳米花(Se-f)和p型聚苯胺(PANI)的新型异质结结构。Se纳米花结构的高表面积可以吸收更多的光能量,有利于空穴电子对的有效分离。PANI直接沉积于Se-f表面形成高质量的异质结,促进产生内建电场。Se-f/PANI器件在300~700 nm波长范围内均有良好的光电性能和自驱动特性,特别是在无偏压610 nm光照下具有最高的响应度(72.9 mA·W-1)、良好的探测度(1.98×1012 Jones)以及快速的响应速度(上升时间8.6 μs,下降时间3.24 ms)。这将为今后开发高性能自驱动有机/无机光电器件提供一个好的选择。
硒纳米花结构 聚苯胺 光电探测器 自驱动 selenium nanocrystalline flowers polyaniline photodetectors self-powered 
发光学报
2020, 41(11): 1391

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