自供能Ag/SnSe納米管紅外探測器的制備和性能研究

紅外探測器可用于軍事探測、航空航天、生命科學(xué)和環(huán)境監測等領(lǐng)域[1~4] 基于窄帶隙半導體的紅外探測器,由于其結構簡(jiǎn)單、性能穩定和易于制備,已經(jīng)成為當前的研究熱點(diǎn)[5,6] SnSe是一種重要的窄帶隙半導體材料,其具有電導率和化學(xué)穩定性高和成本較低等優(yōu)點(diǎn),是制造紅外探測器的理想材料[7~9] 但是,光照后SnSe的電子-空穴對復合極快,使其載流子濃度降低,嚴重影響SnSe紅外探測器的效率[10,11] 抑制光生載流子復合提高單一半導體光電探測效率的方法,有元素摻雜、構建半導體異質(zhì)結和貴金屬修飾[12~15] 其中,用貴金屬納米粒子修飾半導體,具有成本低、促進(jìn)電子-空穴對分離快且操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn) 與其它貴金屬(Au、Pt、Pd)相比,Ag具備無(wú)毒且價(jià)格較低、易制備、化學(xué)性質(zhì)穩定等優(yōu)點(diǎn)[16,17] 同時(shí),光沉積法成本較低和工藝簡(jiǎn)單,通過(guò)調整沉積時(shí)間、光強和前驅體溶液配比即可在室溫下實(shí)現Ag納米粒子的可控制備[18~20] 目前,關(guān)于用金屬Ag修飾半導體以加快電子-空穴對分離已有大量的研究工作 Liu等[21]通過(guò)將化學(xué)氣相沉積與熱蒸發(fā)相結合制備了Ag修飾ZnO陣列,能有效分離電子-空穴對 且與未修飾ZnO相比,其紫外探測性能顯著(zhù)提高 Devi等[22]合成了一種Ag修飾CeO2納米棒光電探測器,Ag納米粒子修飾能顯著(zhù)抑制CeO2納米棒電子-空穴對的復合并提升其捕獲電子的能力 Joshna等[23]制備的Ag修飾TiO2納米管(TiO2 NTs),金屬Ag顯著(zhù)減少了電子-空穴對的復合,Ag納米粒子修飾的TiO2 NTs的光電流是純TiO2 NTs的120倍 同時(shí),在各種SnSe納米結構材料中一維SnSe納米管具有高電子傳輸效率、幾何異向性和量子限域效應,更有利于提高紅外探測性能[24~26] 因此,使用Ag修飾的SnSe納米管有望制備出高性能紅外探測器 本文用光沉積法在SnSe納米管表面修飾金屬Ag納米粒子,在室溫下合成Ag修飾SnSe(Ag/SnSe)納米管并以Pt為對電極組裝紅外探測器,研究其在模擬紅外光(830 nm)照射下的紅外探測性能、光響應速度和循環(huán)穩定性,并討論其機理 1 實(shí)驗方法1.1 Ag/SnSe納米管的制備 以Se納米線(xiàn)為模板,用溶液法制備SnSe納米管[26],然后將0.02 g的SnSe納米管加到30 mL的0.05 mol/L 硝酸銀溶