金属微腔效应提高新型TiO2/NaTaO3异质结光电探测器性能的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51602273
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31
  • 项目参与者:
    买买提艾力·巴克; 卡马勒·托克达尔汗; 曾慧楠; 赵风君;
  • 关键词:

项目摘要

High performance photodetectors based on perovskite-type semiconductors have attracted more and more investigations. Currently, the major restriction to obtain higher device performance includes a low utilization of photons, low sensitivity and large dark current of monolayer semiconductor. In order to settle this problem, we fabricate a new structure of UV detector that with an absorption spectrum cover the whole UVB-UVC region, which is glass/MoO3/Ag/MoO3/NaTaO3/TiO2/ Ag. The two Ag electrodes constitute a metal microcavity structure. Such transmission light makes round trips between the two metal mirrors until the light waves became a multiple reflections between the metal mirrors, a stable standing wave formed. This optical resonance would lead to the maximum light absorption in the active layer, increase the utilization of photos and make a larger absorption coefficient. The energy level matching between TiO2 and NaTaO3 induces heterojunction at the contact interface, which would limit the movement of carriers in dark and promote the fast separation and transfer under illumination. Therefore, a low dark current and fast response can be obtained. At the same time, effects of different modifiers on the active layer quality and device performance are studied, providing a new platform to explore UV detector with high performance. The sensitivity of the device is expected to be more than three orders of magnitude, the dark current is less than 1 nA at 2 V bias.
高性能钙钛矿型半导体光电探测器是近几年研究热点之一。目前限制器件性能提高的主要原因是单一的半导体材料灵敏度低、暗电流大、对光子利用率不高。为了解决这些问题,我们制作了结构为MoO3/Ag/MoO3/NaTaO3/TiO2/Ag,可覆盖全UVB-UVC光谱的紫外探测器。顶底两端Ag电极组成的金属微腔在满足共振条件时,光学共振效应会增强腔内的光电场,提高有源层对入射光的吸收。TiO2和NaTaO3之间由于能级匹配所形成的异质界面既可以限制无光照时载流子的流动,降低暗电流;又可以促进光照下载流子的快速分离和转移,提高器件的响应速度。同时,对基体材料进行修饰改性,研究不同修饰物对有源层质量及器件性能的影响,为探索高性能的紫外探测器件提供新的解决思路。预计器件的灵敏度高于三个数量级,2 V偏压下暗电流小于1 nA。

结项摘要

紫外光探测器具有抗干扰能力强和适于在恶劣环境下工作等优良的特性,具有极高的军事和民用价值。针对目前单一宽禁带半导体紫外探测器存在的灵敏度低、暗电流大、对光子利用率不高等问题,本研究构筑高效稳定的Ag/TiO2/MoO3/Ag,Ag/TiO2/NaTaO3/Ag复合光-电转换材料体系,材料体系对 UVB~UVC 波段的紫外光具有良好的检测能力。TiO2和NaTaO3、MoO3之间由于能级匹配所形成的异质界面既可以限制无光照时载流子的流动,降低暗电流;又可以促进光照下载流子的快速分离和转移,提高器件的响应速度。对NaTaO3组分进行表面修饰,研究了修饰物对基体材料表面形貌、成膜效果、光电性能的影响,以提高有源层质量,为高性能紫外探测器的制作奠定基础。所制作的探测器元件光谱选择性高、暗电流低、灵敏度大、响应时间快,本研究为新型复合材料制作紫外探测器提供了有力技术支撑。基于TiO2/NaTaO3复合材料的探测器暗电流小于1 nA,该复合材料器件比单一的NaTaO3基探测器灵敏度提高近一个数量级。此外,研究初步探索了金属微腔对TiO2有源层光吸收的影响,利用微腔效应最大程度地加强有源层的光吸收,为提高紫外探测器的光子利用率提供新的解决思路。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
CeO₂ Enhanced Ethanol Sensing Performance in a CdS Gas Sensor.
CeO2 增强了 CdS 气体传感器中的乙醇传感性能
  • DOI:
    10.3390/s17071577
  • 发表时间:
    2017-07-05
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li M;Ren W;Wu R;Zhang M
  • 通讯作者:
    Zhang M
UV detector based on an FTO/TiO2/MoO3 heterojunction with a potential well trapping electrons in the dark
基于 FTO/TiO2/MoO3 异质结的紫外探测器,具有在黑暗中捕获电子的势阱
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/ab379f
  • 发表时间:
    2019-11-15
  • 期刊:
    NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Yin, Bo;Zhang, Yongfeng;Ruan, Shengping
  • 通讯作者:
    Ruan, Shengping
Synthesis of pilot-scale Co2Mn1.5Fe2.1Zn0.4O8 fabricated by hydrothermal method for NTC thermistor
水热法制备NTC热敏电阻Co2Mn1.5Fe2.1Zn0.4O8中试合成
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2019.05.200
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Zhang Min;Li Meishan;Zhang Huimin;Tuokedaerhan Kamale;Chang Aimin
  • 通讯作者:
    Chang Aimin
High-Performance Gas Sensor of Polyaniline/Carbon Nanotube Composites Promoted by Interface Engineering
界面工程推动聚苯胺/碳纳米管复合材料高性能气体传感器
  • DOI:
    10.3390/s20010149
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    SENSORS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhang Weiyu;Cao Shuai;Wu Zhaofeng;Zhang Min;Cao Yali;Guo Jixi;Zhong Furu;Duan Haiming;Jia Dianzeng
  • 通讯作者:
    Jia Dianzeng
Development of High Sensitivity Humidity Sensor Based on Gray TiO₂/SrTiO₃ Composite.
基于灰色TiO2/SrTiO3复合材料的高灵敏度湿度传感器的研制
  • DOI:
    10.3390/s17061310
  • 发表时间:
    2017-06-07
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang M;Wei S;Ren W;Wu R
  • 通讯作者:
    Wu R

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其他文献

维生素 C 与三磷酸腺苷拮抗大鼠心肌纤维化效果初步观察
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.2095-4255.2019.05.003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中华地方病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张敏;陈凤;李君钒;刘畅;孙树秋
  • 通讯作者:
    孙树秋
他克莫司血药浓度及相关基因多态性与心脏移植术后新发糖尿病的相关性
  • DOI:
    10.3870/j.issn.1004-0781.2020.10.018
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    医药导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张敏;蔡杰;张菁;袁拥华;韩勇;周红
  • 通讯作者:
    周红
基于表观压缩实验与有限元分析相结合的骨微观力学性能参数预测方法的研究
  • DOI:
    10.19529/j.cnki.1672-6278.2018.02.16
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    生物医学工程研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范若寻;刘杰;甘树坤;张敏
  • 通讯作者:
    张敏
The Face Stability Analysis of Shield Tunnels Subjected to Seepage Based on the Variational Principle
基于变分原理的渗流盾构隧道掌子面稳定性分析
  • DOI:
    10.3390/su142416538
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Sustainability
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    周智辉;凌同华;黄阜;张敏
  • 通讯作者:
    张敏
天津静稳指数建立及在环境气象预报和评估中的应用
  • DOI:
    10.13671/j.hjkxxb.2020.0239
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张敏;蔡子颖;韩素芹
  • 通讯作者:
    韩素芹

其他文献

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张敏的其他基金

超薄钨锡基二维材料表面缺陷调控与光电气敏性能的构效关系研究
  • 批准号:
    22262033
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33.00 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
超薄钨锡基二维材料表面缺陷调控与光电气敏性能的构效关系研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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