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钙钛矿材料窄带光电探测器中组分调控策略及性能提升研究进展
1
作者 白春晓 赵传熙 麦文杰 《材料研究与应用》 CAS 2023年第5期799-820,共22页
金属卤化物钙钛矿因具有宽范围可调带隙、高光吸收系数、长载流子扩散长度和低温柔性兼容等优点,被视为构建窄带探测器的理想光吸收材料,在仿生人眼、颜色分辨和彩色成像等领域中有着潜在应用。然而,目前窄带探测器响应度和外量子效率... 金属卤化物钙钛矿因具有宽范围可调带隙、高光吸收系数、长载流子扩散长度和低温柔性兼容等优点,被视为构建窄带探测器的理想光吸收材料,在仿生人眼、颜色分辨和彩色成像等领域中有着潜在应用。然而,目前窄带探测器响应度和外量子效率仍然较低,严重阻碍了其进一步发展。钙钛矿窄带探测器的响应主要依赖于光吸收层带隙,而带隙取决于制备工艺和化学组分。尽管关于钙钛矿薄膜制备已有较多报道,但基于组分调控的窄带响应探测方面的总结较少,因此提高窄带钙钛矿探测器响应度和外量子效率等问题亟待解决。总结了近年来不同体系钙钛矿材料在组分调控方面的研究进展,其中包括有机无机铅卤钙钛矿和全无机铅卤钙钛矿,着重对比了不同材料体系中的组分调控策略,归纳了窄带响应的物理机理,旨在梳理通过组分调控提升钙钛矿窄带探测器性能及特定波段光响应方面的研究进展,为窄带钙钛矿探测器进一步应用提供研究基础和理论指导。 展开更多
关键词 钙钛矿 组分调控 窄带探测器 外量子效率 光响应
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基于单个宽频CMOS探测器的太赫兹焦平面扫描成像系统
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作者 林越 张辉 +1 位作者 祁峰 刘朝阳 《集成电路与嵌入式系统》 2024年第5期35-41,共7页
太赫兹波是介于毫米波与红外光之间的电磁波,具有强穿透性、非电离性、高瞬时带宽等特点,在安全检查、无损检测、医疗成像等领域有着广阔的应用前景。在成像系统中,探测器是至关重要的部分。本文提出了一种将不同中心频率的窄带探测器... 太赫兹波是介于毫米波与红外光之间的电磁波,具有强穿透性、非电离性、高瞬时带宽等特点,在安全检查、无损检测、医疗成像等领域有着广阔的应用前景。在成像系统中,探测器是至关重要的部分。本文提出了一种将不同中心频率的窄带探测器输出结合实现宽频带探测的结构,为了减少面积,这些窄带探测器采用嵌套式结构,即高频窄带探测器被依次放置在低频窄带探测器的内部,每一个窄带探测器均包括环形天线、匹配网络和场效应晶体管检波电路。该探测器由65 nm标准CMOS工艺制成,探测频率范围覆盖了100~1000 GHz。基于该宽频探测器搭建实现了太赫兹焦平面成像系统,该系统主要包括太赫兹辐射源、聚四氟乙烯(PTFE)透镜、宽频CMOS探测器等。实验结果表明,该成像系统在100 GHz、220 GHz和300 GHz频率下能够稳定成像,并且随着频率的提高,成像质量也明显提升。通过对得到的成像结果使用形态学闭运算进行优化,解决了成像中信息缺失的问题,有效地改善了成像质量。 展开更多
关键词 太赫兹成像 宽带CMOS探测器 焦平面成像 闭运算 窄带探测器
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基于等离子体增强上转换发光的窄带1550 nm光探测
3
作者 周博明 覃子晟 +7 位作者 王姝欢 杨棕媛 江苇瑶 赵赫然 曹鹏 鲍民杰 程惠宁 季亚楠 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期139-148,共10页
近红外光(NIR)探测技术在军事、通信和工业应用中发挥着重要的作用,巨大的市场需求带动了NIR光电探测器(PDs)研究的快速发展。具有双光子或多光子泵浦特性的稀土掺杂上转换纳米颗粒(UCNPs)可以将NIR光子转换为可见光子或紫外光子,并被... 近红外光(NIR)探测技术在军事、通信和工业应用中发挥着重要的作用,巨大的市场需求带动了NIR光电探测器(PDs)研究的快速发展。具有双光子或多光子泵浦特性的稀土掺杂上转换纳米颗粒(UCNPs)可以将NIR光子转换为可见光子或紫外光子,并被禁带宽度更宽的半导体吸收,进而制备出性能优异的上转换PDs。然而,NIR窄带上转换PDs的实现仍然面临一些困难,例如稀土离子荧光量子效率低、需要高泵浦阈值才能实现可探测的上转换发光。在此,我们利用NaYF4∶4%Er UCNPs与钙钛矿半导体层相结合,实现了1550 nm的窄带上转换PDs。通过使用具有局域表面等离子体共振效应的银纳米棒层(Ag NRs)增强了UCNPs的上转换发光,从而降低了上转换PDs的泵浦阈值。基于Ag NRs/NaYF4∶4%Er UCNPs/MAPbI3复合结构的PDs的最佳响应度(R)和探测率(D*)分别约为48.5 mA/W和5.7×10^(8) Jones。与纯UNCP/MAPbI3 PDs相比,R和D*均提高了一个数量级。我们成功地构建了一种简单的策略来制造出稳定的近红外窄带PDs。 展开更多
关键词 上转换发光 局域表面等离子体共振 局域场调制 窄带近红外光电探测器
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基于光学天线的多光谱窄带热探测器及其应用
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作者 谈小超 易飞 《飞控与探测》 2021年第2期36-50,共15页
在回顾热探测器的工作原理、材料体系和典型应用的基础上,着重介绍了利用光学天线调控热探测器像元的光谱响应、实现多光谱窄带探测的技术路线。首次提出了将基于光学天线的多光谱窄带探测器用于非色散红外光谱法(NDIR)进行多种气体传... 在回顾热探测器的工作原理、材料体系和典型应用的基础上,着重介绍了利用光学天线调控热探测器像元的光谱响应、实现多光谱窄带探测的技术路线。首次提出了将基于光学天线的多光谱窄带探测器用于非色散红外光谱法(NDIR)进行多种气体传感的应用场景,以摆脱对窄带滤光片的依赖;针对8种典型的危害性气体(H_(2)S、CH_(4)、CO_(2)、CO、NO、CH_(2)O、NO_(2)、SO_(2))的特征吸收波长构建了多光谱窄带探测器阵列,并采用NDIR进行了单一气体检测,由实验测得的气体检测下限与商用NDIR气体传感器的检测下限相当;发展了从多个窄带探测器的输出信号组合反推混合气体中各组分浓度的数学模型,并进行了NDIR多组分混合气体实验验证。结合商业案例,分析了超构材料多光谱窄带探测技术在固体、液体、气体等形态的物质成分分析中的实用价值,展望了其在国防军事、工业化工、食品安全及污染检测等领域中的应用前景。 展开更多
关键词 超构材料 热释电探测器 多光谱探测 窄带探测器 气体传感
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空气中制备NiO_(x)基钙钛矿太阳能电池和光电探测器
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作者 张凯 王健 杨世和 《新能源进展》 2021年第3期177-185,共9页
钙钛矿材料可通过溶液法制备,但也易受溶剂氛围影响,导致膜的质量和可重复性降低。开发空气中高质量钙钛矿膜的制备工艺,可以大幅降低成本和提升钙钛矿材料的应用价值。深入研究空气中水汽对中间相和成膜过程的影响,有助于指导空气中的... 钙钛矿材料可通过溶液法制备,但也易受溶剂氛围影响,导致膜的质量和可重复性降低。开发空气中高质量钙钛矿膜的制备工艺,可以大幅降低成本和提升钙钛矿材料的应用价值。深入研究空气中水汽对中间相和成膜过程的影响,有助于指导空气中的制备工艺参数。有水存在时,PbI_(2)-DMSO中间相上的DMSO更容易脱去,导致由配位更多DMSO的中间相向配位更少DMSO的中间相转变;同时,有水存在时更容易生成大尺寸的MA_(2)Pb_(3)I_(8)·2DMSO中间相,不利于形成致密的钙钛矿膜。本文主要简述在空气中分别采用"预成核"法和"气-液-固"法制备高质量钙钛矿薄膜,用于钙钛矿太阳能电池和窄带光电探测器。 展开更多
关键词 钙钛矿 太阳能电池 窄带光电探测器 中间相 湿度
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基于SPR和干涉模式复合增强窄带钙钛矿光电探测器 被引量：7
6
作者 何剑涛 吕且妮 +3 位作者 张明娣 戴海涛 付宜凯 陈小鹏 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第23期88-97,共10页
制备了一种基于银岛膜表面等离激元共振的窄带钙钛矿光电探测器,通过钙钛矿与银岛膜之间的薄膜干涉实现了窄带增强。利用前驱液温度调控晶粒尺寸,通过钙钛矿厚度调控光传播路径,增强了窄带响应,实现了中心波长为490 nm、峰值半峰全宽为1... 制备了一种基于银岛膜表面等离激元共振的窄带钙钛矿光电探测器,通过钙钛矿与银岛膜之间的薄膜干涉实现了窄带增强。利用前驱液温度调控晶粒尺寸,通过钙钛矿厚度调控光传播路径,增强了窄带响应,实现了中心波长为490 nm、峰值半峰全宽为110 nm的窄带光探测,其上升和下降时间分别为247 ms和266 ms,响应光电流为0.151μA,外量子效率为159%,响应度为0.6 A·W^(-1),归一化探测率为2.73×10^(13)cm·Hz^(1/2)·W^(-1)。 展开更多
关键词 测量 窄带光电探测器 前驱液温度优化 表面等离激元共振 薄膜干涉
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通过控制陷阱分布实现高灵敏度窄带近红外响应有机光探测器 被引量：3
7
作者 解博名 张凯 +5 位作者 李静雯 李力 宋煜 崔楠 白原青 黄飞 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第4期414-423,共10页
近红外(NIR)窄带光电探测在机器视觉、医学检测、智能通信等领域具有重要应用.本文提出了一种基于激子解离窄化机制的改进型层级器件结构,以实现响应峰值为940 nm的近红外窄带有机光电探测器(OPD).系统研究表明,通过调节器件内部的陷阱... 近红外(NIR)窄带光电探测在机器视觉、医学检测、智能通信等领域具有重要应用.本文提出了一种基于激子解离窄化机制的改进型层级器件结构,以实现响应峰值为940 nm的近红外窄带有机光电探测器(OPD).系统研究表明,通过调节器件内部的陷阱态密度分布,可以有效地提高窄带探测器的外量子效率(EQE)峰值.最终,基于双激子耗散层结构的器件在940 nm处达到了接近60%的峰值EQE,半峰宽为79 nm,峰值比探测率为2.3×10^(13) Jones.所构筑的可见盲-近红外OPD对940 nm波段的辐射具有选择性响应,可自主屏蔽环境光干扰.此外,基于该优化的器件结构制备了柔性窄带OPD,并在反射模式下利用光容积描记技术成功地实现了无创实时心率监测,证明了这种器件结构对于实现高性能窄带光电探测功能的适用性. 展开更多
关键词 近红外 态密度 窄带光电探测器 柔性传感器
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