摘要
自驱动光电探测器能够在无任何外加电源的情况下实现光电探测功能的新型微纳光电器件。光诱导热释电效应是其实现自驱动的原理之一，主要是基于具有自发极化特性和非对称中心的光电材料的热释电效应。目前绝大多数自驱动光电探测器的材料结构是纳米线、纳米管等非零维材料，对于量子点这类零维材料的自驱动特性研究较少。基于液相合成这种成本廉价的方法制备出的胶体量子点可以为微纳器件在大面积、可植入、柔性以及生物检测等领域的应用提供更多可能。本论文采用纤锌矿结构的CdSe/ZnS和钙钛矿量子点构建出具有超快响应的自驱动光电探测器，通过研究其光-热-电的转换过程，揭示量子点中的光诱导热释电效应过程，并对器件的输出特性开展研究工作。本论文的主要工作包括以下内容： 首先，研究基于传统自发极化材料CdSe/ZnS的自驱动光电探测器。通过低成本溶液方法合成具有纤锌矿结构的胶体CdSe/ZnS核壳量子点，利用其TEM图、XRD以及器件的IV特性曲线等验证量子点层的自发极化特性以及内建电场。详细分析了器件在无外界供电下的整个光电响应过程，同时也系统研究了光强、频率和温度对器件输出特性的影响，得到最大输出电流为21.5nA，最小的响应时间为20.6μs。这是首次报道基于量子点的光诱导热释电效应的自驱动光电探测器。 其次，研究了基于胶体全无机CsPbBr3钙钛矿量子点构建的自驱动光电探测器。HR-TEM和XRD图显示了基于原位LARP制备出的量子点具有准立方晶系，并且通过分析I-V特性曲线和I-t特性曲线得到钙钛矿量子点的自发极化特性以及内建电场。利用温度变化率（dT/dt）的演化规律揭示了自驱动器件的光诱导热释电效应过程。该自驱动光电探测器能在无外界供电下正常工作，得到最大的输出电流为82.6nA，最大电流响应度为0.45mA/W。在调制频率为350kHz时，实现最低的可识别响应时间为1μs。这项工作从侧面验证了全无机卤化物金属钙钛矿材料中的自发极化特性，拓展了其在自驱动器件和超快探测等领域的应用。 最后，研究了一种新型的蓝紫光自驱动钙钛矿光电探测器。通过调控全无机卤化物CsPbIxBr1-x纳米晶中的卤族元素配比，使其具备对蓝紫光的更高响应。在405nm光照射下，该探测器能够在零偏置电压条件下得到14.8mV的最大输出电压和2.2V/W的最大电压响应度。系统性研究了该蓝紫光自驱动光电探测器的频率响应特性，得到最小可识别的响应时间为1.5?s。这项工作拓展了钙钛矿材料在紫外探测领域中的潜在应用。
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