【摘 要】
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自从20世纪50年代,日盲紫外波段被发现以来,紫外探测技术的发展十分迅猛,且已经被广泛运用于军事和民用的各个方面。近年来,宽禁带半导体材料在紫外探测领域的优势逐渐凸显。目前一种新型碳点材料正投入研究,为了增强其在日盲紫外波段的光响应特性,本课题旨在通过表面等离激元效应的增强作用提升碳点的光响应能力,从而达到改善器件性能的作用。该方面的研究对于寻求具有优异性能的日盲紫外探测器具有重要的研究和参考意义
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自从20世纪50年代,日盲紫外波段被发现以来,紫外探测技术的发展十分迅猛,且已经被广泛运用于军事和民用的各个方面。近年来,宽禁带半导体材料在紫外探测领域的优势逐渐凸显。目前一种新型碳点材料正投入研究,为了增强其在日盲紫外波段的光响应特性,本课题旨在通过表面等离激元效应的增强作用提升碳点的光响应能力,从而达到改善器件性能的作用。该方面的研究对于寻求具有优异性能的日盲紫外探测器具有重要的研究和参考意义。本论文首先从仿真角度研究了表面等离激元共振峰与金属纳米结构各项特征之间的关系。仿真结果表明,铝相对于金和银纳米颗粒,在日盲紫外波段显示出较好的表面等离激元共振效应;铝的最佳颗粒半径应保持在15~20nm,此时颗粒密度越大,日盲紫外波段吸收越强,而颗粒的随机分布特性不会造成明显影响。论文第二部分从实验方面研究了铝纳米颗粒的表面等离激元效应,根据实验结果得出20~25nm厚的铝薄膜在400℃、一个标准大气压下退火1小时制备的铝纳米颗粒具有较为规则的粒径与形貌,且在日盲紫外波段具有较明显的吸收特性。最后,论文研究了将铝纳米颗粒应用于碳点日盲紫外探测器的性能提升方面。结果表明,铝纳米颗粒对器件的增强作用并非光电流的线性叠加,而是通过表面等离激元效应增强了碳点的光响应能力。通过对比有铝纳米颗粒和无铝纳米颗粒的器件若干组,对比结果显示,开关比均值由32.65提升至79.95;响应度均值由0.214A/W提升至0.401A/W;外量子效率均值由1.04提升至1.96;等效噪声功率均值由15.2μW降低至4.68μW,证明了铝纳米颗粒能成功激发局域表面等离激元效应,并对器件的各项性能均有较为明显的优化作用。
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