过渡金属氧化物/硅异质结型自供电光电传感器的构建及光电响应增强机理研究

批准号:
61604061
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
赵传熙
依托单位:
学科分类:
F0405.半导体器件物理
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
关贺元、余翔、付勇、张斌、古玖旺、袁渝斐、钟影
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中文摘要
过渡金属氧化物/硅(TMO/Si)异质结在光电转换领域有重要的应用前景。构建具有自供电、宽光谱响应等特性的新型异质结光电传感器,探究表/界面性质调控增强TMO/Si光电响应性能是目前极具挑战的课题。本项目拟开展高性能TMO/Si异质结光电传感器构建,探索界面钝化、界面微结构、氢注入等界面处理对异质结界面能带的调控能力,并阐明异质结光电响应特性增强机理。采用时间分辨谱学及界面性质分析等原位表征技术,揭示TMO/Si异质结光电响应的时间尺度和光电响应特性的限制因素,明确界面能带结构与光电响应特征参数之间的物理图像和依赖关系。建立异质结界面光生载流子瞬态输运特性与界面性质之间的关联模型,为进一步优化TMO/Si异质结光电响应特性的提供新思路,同时为构建其他TMO基异质结光电器件的奠定理论和实验基础。
英文摘要
Transition metal oxides/Silicon (TMO/Si) heterostructure exhibits excellent optoelectronic properties and has important applications in the field of photoelectric conversion. However, there is still critical and challenging for fabrication of novel photodetector with self-powered, broad-band photoresponse characteristic, as well as investigation of photoresponse enhancement by surface/interface treatment. In this project, high performance of photodetector based on TMO/Si heterojunction is firstly fabricated. Secondly, the effects of surface/interface passivation, interfacial microstructure, and hydrogen injection on regulating of interfacial potential are explored. Then, based on in situ time-resolved spectroscopy and interfacial analysis techniques, the physics picture, relationship between interfacial band structure and characteristic parameters are determined. Our aim is to establish the correlated model of carrier transient transportation and interfacial characteristic, which would provides new thought for further optimizing photoresponse of TMO/Si heterostructure, as well as establishes theoretical and experimental foundation for other TMO based optoelectronics.
项目以过渡金属氧化物/硅基 (TMO/Si)异质结光电探测器及应用为研究对象,揭示表界面调控对异质结能带结构及响应参数的影响规律/物理图像,阐明界面载流子传输特性增强的物理机制。主要研究内容概述:1)发展了多种空穴传输层薄膜/Si基微纳结构的低温可控制备方法,并构建了Si基异质结器件(ACS AMI 11 (2019), 43376)/Advanced Materials Technologies 3(2018)1700288)。2)系统研究界面钝化、温度场对金字塔纳米孔结构的MoO3-x/Si异质结界面载流子输运特性影响规律,确定了限制性能提升的关键参数(J. Mater. Chem. C, 7(2019)917)。 3)低温旋涂法可控制备Cu2O薄膜,同时实现Cu1+/Cu2+价态从0.24到0.6连续调节。构建Cu2O/Si异质结,获得世界最高光电转换效率记录的Cu2O/Si太阳能电池(η=9.54%)(Sol. RRL 2019, 1900339)。 4)系统研究原子层沉积(ALD)技术辅助双界面钝化无机钙钛矿薄膜,实现钙钛矿表面缺陷态钝化、界面光生载流子分离效率提升(Small, 15(2019), 1902135)。 5)基于上述研究,我们还进一步把器件作为光敏感元件与其他器件集成,例如可视化集成紫外探测器、柔性储能器件、信息加密和显示、可见光通讯等方面的探索研究(Advanced Materials Technologies 3 (2018), 1700288)/Advanced Optical Materials 6 (2018), 1800338/Nano Energy 31(2017), 432-440,ACS nano 10 (2017), 9201-9207。在项目直接资助下,本项目组已在JCR-1区期刊发表论文10篇,其中影响因子IF>10的期刊发表论文3篇,IF>8的期刊发表论文11篇。独立培养优秀研究生1名,本科生8名,协助培养研究生4名。本项目研究建立了异质结界面光生载流子瞬态输运特性与界面性质之间的关联模型,为进一步优化TMO/Si异质结光电响应特性的提供新思路,同时我们还拓展了其他TMO基异质结光电器件,并为器件的实际应用奠定了理论和实验基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Electrochromic Asymmetric Supercapacitor Windows Enable Direct Determination of Energy Status by the Naked Eye
电致变色非对称超级电容器窗口可通过肉眼直接确定能量状态
DOI:10.1021/acsami.7b10334
发表时间:2017
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Zhong Ying;Chai Zhisheng;Liang Zhimin;Sun Peng;Xie Weiguang;Zhao Chuanxi;Mai Wenjie
通讯作者:Mai Wenjie
Atomic-Layer Deposition-Assisted Double-Side Interfacial Engineering for High-Performance Flexible and Stable CsPbBr3 Perovskite Photodetectors toward Visible Light Communication Applications
面向可见光通信应用的高性能柔性稳定 CsPbBr3 钙钛矿光电探测器的原子层沉积辅助双面界面工程
DOI:10.1002/smll.201902135
发表时间:2019-07-19
期刊:SMALL
影响因子:13.3
作者:Cen, Guobiao;Liu, Yujin;Mai, Wenjie
通讯作者:Mai, Wenjie
Reliable Information Encryption and Digital Display Applications Based on Multistate Smart Windows
基于多态智能窗的可靠信息加密与数字显示应用
DOI:10.1002/adom.201800338
发表时间:2018-09
期刊:Advanced Optical Materials
影响因子:9
作者:Qiu Meijia;Sun Peng;Zhang Biao;Yu Jianhui;Fu Yong;Yu Xiang;Zhao Chuanxi;Mai Wenjie
通讯作者:Mai Wenjie
Significantly Enhanced Detectivity of CIGS Broadband High-Speed Photodetectors by Grain Size Control and ALD-Al2O3 Interfacial-Layer Modification
通过晶粒尺寸控制和 ALD-Al2O3 界面层改性显着增强 CIGS 宽带高速光电探测器的探测能力
DOI:10.1021/acsami.9b04248
发表时间:2019
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Yuan Ye;Zhang Linquan;Yan Genghua;Cen Guobiao;Liu Yujin;Zeng Longlong;Zeng Chunhong;Zhao Chuanxi;Hong Ruijiang;Mai Wenjie
通讯作者:Mai Wenjie
Tailorable and Wearable Textile Devices for Solar Energy Harvesting and Simultaneous Storage
用于太阳能收集和同时存储的可定制和可穿戴纺织设备
DOI:10.1021/acsnano.6b05293
发表时间:2016-10-01
期刊:ACS NANO
影响因子:17.1
作者:Chai, Zhisheng;Zhang, Nannan;Mai, Wenjie
通讯作者:Mai, Wenjie
基于散射介质辅助障碍物阻挡下的大视场计算成像及图像质量增强研究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:15.0万元
- 批准年份:2024
- 负责人:赵传熙
- 依托单位:
全无机钙钛矿柔性光电探测器的构建及其在宽光谱弱光成像方面的应用基础研究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:赵传熙
- 依托单位:
国内基金
海外基金
