记者从中科院合肥物质科学研究院了解到, 该院固体物理所纳米材料与纳米结构研究室费广涛研究员课题组, 在W掺杂有序二氧化钒纳米线阵列光电性能研究方面取得最新进展. 日前相关研究结果发表在国际学术刊物《应用表面科学》上.
氧化钒材料具有高的电阻温度系数和光热效应, 在红外探测方面具有潜在的应用前景. 氧化钒单根纳米线结构因带隙窄, 结晶性好及比表面积大等优点, 用其构筑的器件具有好的光响应度和量子效率等优势, 是目前氧化钒红外探测的主要研究方向. 然而, 氧化钒单根纳米线的有效光照面积非常小, 导致所产生的光电流很低, 限制其应用. 将单根纳米线有序排列起来, 由于单个纳米线的集成效应和有序排列导致电子在传输过程中具有极高的传输速率和低的损耗, 这样既可以发挥纳米材料光电特性好的优点, 又能够最大限度地增加有效光照面积, 可以使其获得较高的光电流值, 从而实现优异的光电响应性能.
另一方面, 对半导体而言, 元素掺杂具有减少光生电子空穴对复合, 提高电导率, 提高自由载流子浓度和载流子寿命等特点, 因此, 它被认为是提高光电探测器光响应的一种有效方法.
为此, 费广涛研究员课题组硕士研究生谢秉合等制备了高质量二维有序W掺杂二氧化钒纳米线阵列. 这种有序的W掺杂纳米线阵列展现出了毫秒级的快速红外响应速度和高达21.4mA/W的响应率, 相比于纯的二氧化钒纳米线阵列探测器 (响应度为0.29mA/W) , W掺杂之后的响应率提高了近两个数量级.
这项研究成果为未来的高性能光电器件的设计提供了一种直接方便的路径.
