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二维三氧化钨纳米结构的合成及其在光电探测器中的应用

孙聪健 黄有骏 王银丽 包超 蒋天植 徐青蓝 雷文 赵立

孙聪健, 黄有骏, 王银丽, 包超, 蒋天植, 徐青蓝, 雷文, 赵立. 二维三氧化钨纳米结构的合成及其在光电探测器中的应用[J]. 核动力工程, 2022, 43(1): 169-174. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0169
引用本文: 孙聪健, 黄有骏, 王银丽, 包超, 蒋天植, 徐青蓝, 雷文, 赵立. 二维三氧化钨纳米结构的合成及其在光电探测器中的应用[J]. 核动力工程, 2022, 43(1): 169-174. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0169
Sun Congjian, Huang Youjun, Wang Yinli, Bao Chao, Jiang Tianzhi, Xu Qinglan, Lei Wen, Zhao Li. Synthesis of Two-Dimensional Tungsten Trioxide (WO3) Nanostructure and Its Application in Photodetectors[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(1): 169-174. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0169
Citation: Sun Congjian, Huang Youjun, Wang Yinli, Bao Chao, Jiang Tianzhi, Xu Qinglan, Lei Wen, Zhao Li. Synthesis of Two-Dimensional Tungsten Trioxide (WO3) Nanostructure and Its Application in Photodetectors[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(1): 169-174. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0169

二维三氧化钨纳米结构的合成及其在光电探测器中的应用

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0169
详细信息
    作者简介:

    孙聪健(1997—),男,助理工程师,硕士,现主要从事反应堆仪表与控制系统核测量方面的工作,E-mail: 2811038649@qq.com

  • 中图分类号: TL334

Synthesis of Two-Dimensional Tungsten Trioxide (WO3) Nanostructure and Its Application in Photodetectors

  • 摘要: 三氧化钨(WO3)是制造晶体管和光电探测器的理想材料,虽然在WO3纳米结构的生长方面已经完成了一些工作,但是制造足够长的理想型纳米线仍然是一个挑战。在众多的合成方法中,作者选择了化学气相沉积(CVD)方法合成WO3纳米线,并对其在光电传感器中的应用进行了研究。影响WO3纳米线成品率的主要因素是前体材料温度、基片位置、载气流速和生长持续时间。在合适的生长条件下生长的纳米线长度最长约为100 μm。这些WO3纳米线可用来制造高性能的光电探测器,WO3光电探测器具有灵敏度高、响应速度快、模块微型化等优良的器件性能,表明二维WO3纳米线在光电探测器的制造中具有很大的优势。

     

  • 图  1  CVD过程中的生长机理示意图

    蓝色点—W原子;红色点—O原子

    Figure  1.  Schematic Growth Mechanism during CVD Process

    图  2  管式炉示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Tube Furnace

    图  3  在不同前体材料温度下生长的WO3纳米线

    Figure  3.  WO3 Nanowires Grown at Different Precursor Material Temperatures

    图  4  在不同基板位置生长的WO3纳米线

    Figure  4.  WO3 Nanowires Grown at Different Substrate Positions   

    图  5  在管式炉中测得的温度与距离的关系

    Figure  5.  Measured Temperature vs Distance in the Tube Furnace       

    图  6  以不同载气流速生长的WO3纳米线

    Figure  6.  WO3 Nanowires Grown with Different Carrier Gas Flow Rate

    图  7  WO3单纳米线光电探测器的试验拍照图

    Figure  7.  Test Photo of WO3 Single Nanowire Photodetector

    图  8  WO3单纳米线光电探测器的光响应行为

    Figure  8.  Photo-response Behaviour of WO3 Single Nanowire Photodetector

    图  9  WO3单纳米线光电探测器在0.1 V偏压下的光开关行为      

    Figure  9.  Photo-switching Behavior of WO3 Single Nanowire Photodetector under a Voltage Bias of 0.1 V

    图  10  WO3纳米线光电探测器的上升时间和衰减时间

    Figure  10.  The Rising Time and Decay Time of the WO3 Nanowire Photodetector

    表  1  基于纳米结构半导体的光电探测器的性能

    Table  1.   Performance of the Photodetector based on Nanostructured Semiconductor

     材料名响应度/
    (A·W−1
    光电
    开关比
    特定
    检测度/J
    响应
    速度/ms
     CdTe6×10−4275.8×10914.7
     CdSe1001.724
     PbS<21.0×1011300
     Bi2Te35.5×10−215.9×1071043
     Bi2Se31×10−21.674.63×10837
     InSb8.4×104260
     WO319501.06×10118
      “—”表示参考文献中无体现
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    [2] WANG H, LIU J L, WU X X, et al. Ultra-long high quality catalyst-free WO3 nanowires for fabricating high-performance visible photodetectors[J]. Nanotechnology, 2020, 31(27): 274003. doi: 10.1088/1361-6528/ab8327
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-09
  • 录用日期:  2021-03-02
  • 修回日期:  2021-10-13
  • 刊出日期:  2022-02-01

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