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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 光纤通信（原理与应用）|| 光接收机

    摘要： 电子通信系统中接收机的作用是以尽可能低的载波功率电平提取对应发射机发送的信息。光纤通信链路中光接收机的主要功能是将接收到的光信号转换为等效电信号并恢复数据。光接收机的核心组件之一是光电探测器，它利用光电效应将入射光信号转换为电信号。高灵敏度、大动态范围、快速响应（即获取时间）、高可靠性、低噪声、与光纤尺寸兼容以及低成本是光电探测器的重要性能要求。半导体光电探测器最能满足这些需求，它能将光纤传输的光信号转换为等效电信号以供后续处理，从而实现预期输出。适用于800-900纳米、900-1100纳米和1100-1600纳米三个光谱范围的光电探测器类型，在制造材料和组装工艺上各有差异。PIN光电二极管是理想的半导体光电探测器件，因其能提供高量子效率、快速响应及高频调制工作能力。光电探测器可检测的最小接收光功率受噪声限制。全集成单光束光接收机包含半导体光电二极管、电域前置放大器、数字逻辑电路及片外电子驱动电路。本章全面讨论光电探测器和光接收机的关键要素：首先阐述光电探测过程的基本原理，继而介绍光接收机常用各类光电探测器，随后说明光接收机单元的组成部件，最后详细分析限制信噪比的光接收机噪声源、接收机灵敏度参数及其劣化机制。

    关键词： 半导体光电探测器、噪声性能、量子效率、光电探测器、雪崩光电二极管（APD）、p-i-n光电二极管、接收机灵敏度、响应度、光接收机

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于均匀TiO2纳米管阵列中嵌入银纳米颗粒的紫外光电探测器快速响应

    摘要： 二氧化钛（TiO?）因其可调节的紫外吸收带隙、可见光区低吸收系数、n型半导体特性及优异化学稳定性，在紫外光电探测器（PD）领域展现出潜在研究价值。本研究尝试探究嵌入23纳米等离子体银（Ag）纳米颗粒（NPs）的TiO?纳米结构（如纳米管NTs和纳米棒NRs）基紫外PD性能——这些Ag NPs能产生局域表面等离子体共振或近场增强效应。分别采用低成本简易的电化学阳极氧化法和水热生长法，在钛基底上成功制备出高度均匀（1微米高）的垂直TiO? NTs和NRs。X射线衍射分析证实NTs形成锐钛矿相，而NRs以金红石相为主。通过场发射扫描电镜、X射线光电子能谱、紫外-可见-近红外光谱及拉曼光谱等技术，系统表征了这些纳米结构的表面形貌、晶体结构及吸收光谱。研究团队制备了以Ag（含/不含Ag NPs）为顶电极、Ti为底电极的Ag/(TiO?纳米结构)/Ti基紫外PD，并系统测试了365纳米紫外光照射下的电流-电压特性、响应度（1.37 AW?1）、探测率（5.18×101? Jones）、外量子效率（465.42%）、上升时间（0.43秒）和衰减时间（0.70秒）等电学性能。其中锚定Ag NPs的TiO? NTs展现出更优的光电流特性。通过构建能带示意图深入分析器件工作原理，发现氧离子脱附、自由载流子浓度增加及局域表面等离子体效应共同促进了光响应性能提升。

    关键词： 纳米粒子，紫外光电探测器，响应度

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于多晶氮化镓的不同接触金属-半导体-金属（MSM）光电探测器性能

    摘要： 本文描述了采用不同接触材料（Al、ITO、Ni和Pt）的多晶氮化镓基金属-半导体-金属（MSM）光电探测器的性能。通过电阻率（r）、信噪比（SNR）、响应度（R）、内量子效率（η）和时间响应度等指标对每个光电探测器的性能进行了研究。结果表明，镍（Ni）是该光电探测器的理想接触材料。这是因为氮化镓层上残留氧化物形成的NixO扩散至镍接触层降低了电阻率，从而提高了光电探测器的导电性。采用镍接触的光电探测器显示出随偏置电压增加而显著提升的信噪比特性，其电阻率测量值为2.02 MΩ·cm2，在波长λ=342 nm、385 nm和416 nm时对应的内量子效率分别为3.13%、2.36%和1.52%。时间响应度测量显示：上升时间为1.75秒，恢复时间为1.87秒，灵敏度为5840%。

    关键词： MSM光电探测器、电接触、电阻率、内量子效率与时间响应度、信噪比、多晶氮化镓、响应度

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • LED-LED室内可见光通信系统的设计与实现

    摘要： 本文研究了发光二极管（LED）作为光发射器和光接收器的实验性能。本工作在发射端采用基于双极结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的驱动电路建立LED-LED链路，在接收端使用工作于光电导模式的电阻驱动器。研究了LED作为发射器和接收器在不同工作频率下、距离达20厘米且数据速率为1 Mbps时的响应情况。在20厘米距离处，分别采用BJT和MOSFET驱动器获得了8 dB和11 dB的信噪比（SNR）值。此外，测试了六种不同颜色的LED在收发器两端的性能，以确定最佳配对组合。观测发现由于红光LED在可见光谱中波长较长，其作为光电二极管具有良好响应，但其性能受环境噪声影响显著。此外，还实验测量并讨论了作为光接收器工作的红光LED在不同偏置电压下的响应度。

    关键词： 可见光通信，LED作为光电接收器，LED作为光电发射器，室内通信，响应度

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 用于快速可见光波长光电探测器的CdSe/MoS2垂直异质结构生长

    摘要： 由不同半导体材料构成的异质结构因其界面产生的独特性质而备受关注。特别是近年来二维层状材料（2DLM）为灵活设计适用于多种电子和光电子应用的异质结构提供了新平台。本工作报道了具有高效快速可见光波段光电探测性能的CdSe纳米片/MoS2单层垂直异质结构的生长。通过两步化学气相沉积（CVD）工艺，高密度的CdSe纳米片垂直组装在单层MoS2上。通过时间分辨光致发光（TRPL）测量详细研究了界面光生电荷行为，揭示了异质界面间高效的电荷转移。得益于大面积CdSe覆盖层和高效电荷转移，该CdSe/MoS2异质结构展现出优异的光电探测性能，其光电响应度增强至1.63 A/W，施加栅压后可进一步提升至12 A/W。此外，该异质结构探测器还表现出370微秒的超快响应速度，远快于先前基于CVD生长二维异质结构的光电探测器。所合成的CdSe/MoS2异质结构在集成光电子系统中具有重要应用前景。

    关键词： 响应度、化学气相沉积、光电探测器、垂直异质结构、CdSe/MoS2

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于类石墨烯薄层石墨的高性能可见光光电探测器

    摘要： 本工作采用滴涂法在SiO?/Si基底上制备了类石墨烯石墨薄层作为光探测层，并通过性能表征评估其商业应用潜力。该薄层通过先在丁烷火焰中合成石墨烟灰，再将其转化为液态溶液并滴涂于基底形成类石墨烯石墨薄膜。场发射扫描电镜与拉曼振动模分析表明，所制类石墨烯石墨层具有与石墨烯相似的特性。该类石墨烯石墨光电探测器在530-680纳米波长范围内呈现窄带光响应，覆盖绿光至红光波段。在660纳米红激光照射下，器件响应度与外量子效率分别达到约148 mA W?1和27.8%，且响应速度优于先前报道的石墨烯及还原氧化石墨烯同类体系。该类石墨烯薄层石墨光电探测器在1.0赫兹和10000赫兹调制频率下分别展现出83.7微秒和28微秒的快速响应时间，显示出未来低成本碳基光电探测器的发展潜力。

    关键词： 响应度、丁烷火焰、石墨、频率调制、光电探测器

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 基于双层二维WS2/有机材料的高性能光电探测器异质结

    摘要： 二维（2D）二硫化钨（WS2）在光电子学领域（如太阳能电池、发光二极管和光电探测器）激发了大量研究。然而，化学气相沉积（CVD）生长的2D WS2区域存在单层不连续与多层共存的问题，仍不适用于大规模光电探测器制备。有机材料与2D材料集成的新兴领域凭借分子多样性和灵活性优势，为高性能器件应用提供了新思路。本研究基于2D-WS2/有机半导体材料（聚(N,N'-双-4-丁基苯基-N,N'-双苯基)联苯胺与苯基-C61-丁酸甲酯的混合体（Poly-TPD/PCBM））异质结制备了光电探测器。Poly-TPD/PCBM有机混合薄膜增强了光吸收能力，实现了孤立WS2区域的电学连接，并促进电子-空穴对分离。生成的激子可充分扩散至WS2与有机混合层界面实现高效电荷分离——其中Poly-TPD利于空穴传输，PCBM则促进电子向各自电极迁移。该探测器展现出0.1 A/W的高响应度、1.1×1011 Jones的探测率及100的开/关比，光谱响应范围覆盖500-750 nm并具有8%的峰值外量子效率（EQE）。本研究通过结合溶液涂布工艺与CVD技术，在硅衬底上制备出高性能无机/有机异质结光电探测器。

    关键词： 有机半导体、光电探测器、响应度、二维二硫化钨

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于BiFeO3/CH3NH3PbI3钙钛矿异质结的近红外光电探测器

    摘要： 该论文报道了一种基于杂化（有机-无机）钙钛矿CH3NH3PbI3和纯无机钙钛矿BiFeO3的异质结二极管，用于近红外探测应用。杂化卤化物CH3NH3PbI3采用溶胶-凝胶化学路线合成，而BiFeO3采用固态路线合成。首先使用平均粒径约65 nm的BiFeO3纳米颗粒，在掺铟氧化锡（ITO）涂覆的玻璃基板上生长一层均匀分布的BiFeO3薄膜。随后，在BiFeO3薄膜上沉积平均粒径约45 nm、具有四方相的CH3NH3PbI3纳米颗粒，以制备所研究的异质结器件。通过波长范围400至900 nm的单色光测量光响应。该器件展现出源自BiFeO3和CH3NH3PbI3各自吸收特性的双波段光响应度。在2 V偏压下，该光电探测器在800 nm波长处表现出最大响应度约2 A/W，探测率估算为约7.8×1012 cmHz1/2/W。该光电探测器具有较好的光响应性能，上升时间和下降时间分别为0.74秒和0.088秒。

    关键词： 光电探测器、异质结、响应度、BiFeO3、钙钛矿、CH3NH3PbI3

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 基于Cd3As2/MoS2异质结的高响应度快速紫外-可见-短波红外光电探测器

    摘要： 高响应度、快速响应时间和超宽探测光谱是先进光电探测器追求的目标。Cd3As2作为三维狄拉克半金属，具有零带隙、宽光谱区域高光吸收率以及室温下高于石墨烯的迁移率。然而基于Cd3As2的光电导探测器因缺乏高内建电场而量子效率较低。本研究制备了Cd3As2纳米片/多层MoS2异质结光电探测器，在室温下实现了高达2.7×103 A/W的响应度。该探测器在紫外（365 nm）至短波红外（1550 nm）宽光谱范围内展现出短响应时间，在650 nm波长处达到65微秒。这项工作通过结合三维狄拉克半金属材料与半导体材料，为高性能光电探测器和宽带成像提供了极具潜力的解决方案。

    关键词： 三维狄拉克半金属、宽带、光电探测器、响应度、异质结

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [IEEE 2019年第44届国际红外、毫米波及太赫兹波会议（IRMMW-THz）- 法国巴黎（2019年9月1日-2019年9月6日）] 2019年第44届国际红外、毫米波及太赫兹波会议（IRMMW-THz）- 用于太赫兹探测的高性能石墨烯弹道整流器

    摘要： 尽管石墨烯在室温下可实现弹道输运，但利用这一特性的器件极少。本文提出一种名为弹道整流器的新型器件，巧妙规避了石墨烯能带开启难题?；谄骷砺?，我们设计了四种非对称平面结构。所有器件均能正常工作，在室温下展现出超过1000 V/W的响应度，噪声等效功率低至4.16 pW/Hz1/2。这些特性使石墨烯弹道整流器成为太赫兹检测的理想候选器件。

    关键词： 太赫兹检测、噪声等效功率、弹道整流器、响应度、石墨烯

    更新于2025-09-11 14:15:04