基于SeTiO2纳米纤维的自驱动光电探测器特性.docx

基于 SeTiO2 纳米纤维的自驱动光电探测器特性 本文介绍了一种基于 SeTiO2 纳米纤维的自驱动光电探测器，通过静电纺丝技术制备了有序 TiO2 纳米纤维（TiO2NF），然后将 p 型硒（Se）纳米颗粒修饰 TiO2NF，形成新型 Se/TiO2NF 异质结结构。该结构可以改善 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。 TiO2 作为一种宽禁带半导体（金红石相 3.2 eV），只对波长在 380 nm 以下的紫外光敏感，限制了其在宽光谱范围内的响应。通过掺杂氮、碳或者过渡金属化合物等方法可以拓宽光谱探测范围和提高光电性能，但是存在掺杂过程复杂难控制的问题。 Se 是一种本征 p 型半导体，带隙大约为 1.67 eV，具有良好的宽光谱光敏特性，三方晶系 Se（t-Se）的空穴迁移率最高可达到 0.63 cm2·V-1·s-1。通过化学气相沉积法可以制备高质量的 Se 纳米颗粒。 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。该研究结果为下一代集成光电子电路的发展提供了一种新的途径，可以应用到高灵敏、宽光谱、柔性、智能光电探测器的制造。 此外，该研究还探討了静电纺丝技术在制备一维纳米材料中的应用，通过改变纺丝前驱体浓度、静电电压、接收距离等参数可以调控纳米纤维直径，是目前最有可能实现工业化生产一维材料的方法。 本文的研究结果为开发高性能的光电探测器提供了一种新的途径，拓宽了光谱探测范围，提高了光电性能，实现了自驱动光电探测器的制造。