光电材料与器件

作者:管理员   发表时间:2014-04-15 15:09:38   点击量:

翟天佑教授在低维无机光电功能材料的可控制备、微纳结构和性能的构效关系、光电器件的构筑和测试等方面积累了丰富的经验(Zhai* et al, Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 2986-3004 (Invited Review); Porg. Mater. Sci. 2011, 56, 175-287 (Invited Review); Adv. Mater. 2013, 25, 3017-3037 (Invited Progress Report))

1、低维无机晶态材料的控制合成

图1、合成的低维II-VI族半导体纳米材料。

通过气相和液相两种途径,开发了多种构筑无机纳米材料的新方法,实现了纳米材料的可控制备:(1) 通过控制气相沉积过程中晶体生长的驱动力-过饱和度,实现了对低维无机材料形貌和微结构的有效控制(ACS Nano 2009, 3, 949-959; Adv. Mater. 2010, 22, 3161-3165; Adv. Mater. 2013, 25, 3017-3037.);(2) 将金属催化剂与晶体外延生长相结合,开创了金属催化-外延生长协同作用的气相沉积新技术,在硫属半导体纳米材料的生长和结构控制方面取得了突破进展,可控构筑了用传统方法很难制备的多级纳米超结构,并成功拓展到多个体系(J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2980-2986; J. Phys. Chem. C 2007, 111, 11604-11611.)。


2、低维无机晶态材料的光电性能与结构关系

2、稀土硼化物纳米材料的场发射性能。


以材料的功能化应用为导向,从其光电性能的基本理论或规律出发,研究其光电性能与微纳结构的内在关系,为构筑具有高效特定功能的低维材料提供指导。(1) 从经典的场发射理论(Fowler-Nordheim Law)出发,通过有效调控影响场发射器件发射电流的两个关键因素(材料的功函数和场增强因子),实现对低维无机光电功能材料场发射性能的优化(NPG Asia Mater. 2013, 5, e53; Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 5038-5048; Adv. Mater. 2010, 22, 2547-2552.);(2) 将微观结构表征的高分辨透射电镜(HRTEM)和谱学特征的阴极射线发光(CL)设备结合起来,实现了阴极射线发光的原位检测,揭示了缺陷态发光的本质(Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 2423-2430.)。


3、基于无机晶态材料的光探测微纳器件的应用

3. 利用微纳加工技术开发的多种构型的微纳光电器件。

以半导体光探测器的基本原理为依据,以影响光探测性能的基本参数(器件构型、材料内在属性和测试条件)为出发点,系统研究了光电器件的构筑和内在的物理机制,为构筑高效的光电器件奠定了基础:(1) 开发了直接构筑法、铜网/金丝掩膜法(Adv. Mater. 2013, 25, 4625-4630;Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 500-508, 外封面文章)和原位生长(Adv. Mater. 2009, 21, 2034-2039,内封面文章)等多种构筑微纳光电器件的新方法,实现了微纳器件的有效构筑;(2) 通过选择不同带隙的半导体材料,构建了一系列高性能的光探测器件,实现了对深紫外光(Adv. Mater. 2010, 22, 5145-5149.)、紫外光(Adv. Mater. 2009, 21, 2034-2039.)和可见光(Adv. Mater. 2010, 22, 4530-4533.; ACS Nano 2010, 4, 1596-1602.; Adv. Mater. 2010, 22, 3161-3165.)的灵敏探测。(3)通过掺杂(J. Mater. Chem. 2010, 20, 6630-6637; J. Mater. Chem. 2012, 22, 17984-17991.)、包覆(Nanoscale 2012, 4, 6318-6324.)和设计新的器件构型(Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 500-508; Adv. Mater. 2012, 24, 3421-3425.)等方法大幅提升了探测器的性能,并系统地研究了温度、真空度、电压、光强等对光探测器性能的影响(Nanoscale 2011, 3, 1120-1126.),为最终构建高性能的无机半导体光探测器奠定了坚实的基础。





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