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具有高性能的纳米等离子体一维金刚石紫外光电探测器

DOI：10.1021/acsami.9b13321 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： 金刚石纳米线因其独特的物理化学性质，在电化学传感器、光电子学和纳米光子学应用领域近期备受关注。然而基于金刚石纳米线的紫外光电探测器尚未见报道，这既源于合成具有可控形貌的晶体金刚石纳米线存在技术挑战，更根本的原因在于该材料高载流子浓度与低迁移率的特性限制了可实现的响应率。通过将超纳米晶金刚石(UNCD)纳米线与贵金属纳米颗粒的纳米等离子体增强效应协同整合，为克服这些缺陷提供了极具前景的解决方案。本研究报道了硼掺杂超纳米晶金刚石纳米线负载铂纳米颗粒的制备工艺，由此构建的自供电紫外光电探测器在零偏压条件下展现出300纳米波长处388安培/瓦特的超高响应率、约20毫秒的快速响应时间，以及五个数量级以上的优异紫外/可见光抑制比。
作者： Andrew Zhou，Rafael Velázquez，Xinpeng Wang，Peter Feng
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为克服合成具有可控形貌的晶体金刚石纳米线以及该材料高载流子浓度与低迁移率导致光响应度受限的难题，通过将超纳米晶金刚石（UNCD）纳米线与贵金属纳米颗粒的纳米等离子体增强效应相结合，制备高性能紫外光电探测器。

研究成果

该研究成功展示了自供电、可见光盲纳米等离子体一维金刚石紫外光电探测器的制备，其性能参数超高，包括在300纳米波长下峰值光响应度达388 AW?1，响应时间约20毫秒。该器件展现出优异的稳定性、重复性及高紫外/可见光抑制比，表明其在大型孔径紫外探测器、成像阵列和纳米光子学领域具有巨大应用潜力。

研究不足

UNCD纳米线的宽度受限于UNCD表面质量和所采用的制造技术，这可能会影响器件性能。进一步优化金属纳米粒子的尺寸、形状和分布可以提高紫外吸收和载流子传输效率。

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