摘要
深紫外（200-280nm）“日盲”波段光探测的应用在我们的生活和生产中是十分广泛的，包括深紫外辐射监测、火焰感应、火箭和导弹预警、非视距光通信以及环境监测等。六方氮化硼（hBN）作为超宽带隙半导体之一，具有更宽的禁带宽度、更高的导热率、更高的抗辐射能力、更大的电子饱和速率和较高的带边吸收系数（7.5×105cm-1）等诸多特性，在深紫外光电信息领域里备受关注。与传统光电探测材料相比，采用超宽禁带半导体材料hBN制作深紫外光电探测器，既不需要太阳能过滤器，也不需要额外的冷却系统，可以显著简化器件结构设计；由于其出色的抗氧化、耐高温和抗腐蚀性，还可以在高温和恶劣环境下工作。因此，hBN被认为是制作深紫外光电探测器件的理想材料。近年来，在hBN的大面积生长及其光电性能研究等方面取得了很多进展，然而，其光电探测性能仍存在响应率低、暗电流大等问题。 为此，本论文在课题组前期离子束辅助溅射方法制备大面积hBN薄膜的工作基础上，采用表面等离激元纳米结构进一步增强其在深紫外区的光电响应。将hBN纳米片（BNNSs）或金纳米颗粒（AuNPs）分别均匀放置在厚度约200nm的hBN薄膜表面，系统地研究了深紫外到可见光区的光吸收特性和光电响应特性。与初始hBN薄膜相比较，AuNPs显著增强其在深紫外区的光吸收，并能保持其可见光的高度透过；而BNNSs则在300-400nm处的光吸收略微增加。基于垂直电荷转移结构的探测方式，发现BNNSs与AuNPs的加入将hBN薄膜在205nm入射波长处的光电响应度分别提高了30倍和57倍。同时，光电响应的波长选择性极佳，其截止波长为220nm。这是由于较低的暗电流和由局域等离激元共振引起的较大的光增益。本论文展示了基于金属和半导体纳米结构等离激元增强hBN薄膜的光电特性，为开发低成本、大面积、高性能的深紫外光电探测器提供了一定的参考价值。
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