PHOTOSENSITIVITY OF PbS COLLOIDAL QUANTUM DOTS BASED NANOSTRUCTURES WITH AN ENERGY BARRIER

V. S. Popov; Попов В. С.; V. V. Ivanov; Иванов В. В.; P. V. Arsenov; Арсенов П. В.; A. V. Katsaba; Кацаба А. В.; E. V. Mirofyanchenko; Мирофянченко Е. В.; A. E. Mirofyanchenko; Мирофянченко А. Е.; V. U. Gak; Гак В. Ю.; N. A. Lavrentiev; Лаврентьев Н. А.; S. B. Brichkin; Бричкин С. Б.; A. V. Gadomska; Гадомская А. В.; I. A. Shuklov; Шуклов И. А.; D. V. Dymkin; Демкин Д. В.; V. P. Ponomarenko; Пономаренко В. П.; V. F. Razumov; Разумов В. Ф.

doi:10.31857/S2686740023040120

ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ НАНОСТРУКТУР С ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ БАРЬЕРОМ НА ОСНОВЕ КОЛЛОИДНЫХ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК PbS

Авторы: Попов В.С.¹^,2, Иванов В.В.², Арсенов П.В.², Кацаба А.В.², Мирофянченко Е.В.¹, Мирофянченко А.Е.¹, Гак В.Ю.²^,3, Лаврентьев Н.А.¹^,2, Бричкин С.Б.²^,3, Гадомская А.В.²^,3, Шуклов И.А.², Демкин Д.В.², Пономаренко В.П.¹^,2, Разумов В.Ф.²^,3
Учреждения:
1. Государственный научный центр РФ АО “НПО “Орион”
2. Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
3. Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
Выпуск: Том 511, № 1 (2023)
Страницы: 78-82
Раздел: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
URL: https://journals.rcsi.science/2686-7400/article/view/135950
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686740023040120
EDN: https://elibrary.ru/UMQVYU
ID: 135950

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Предложена новая архитектура фоточувствительных элементов для ближней (0.7–1.4 мкм) и коротковолновой (1.4–3.0 мкм) инфракрасных областей спектра на основе гибридных наноструктур, состоящих из коллоидных квантовых точек PbS и функциональных слоев из ZnO и серебряных нанонитей AgNW. Исследованы малоразмерные (12 × 12 мкм) фоточувствительные элементы с энергетическим барьером на контакте слоев ККТ n- и p-типов проводимости. Исследованы вольт-амперные характеристики, спектральные зависимости оптического поглощения и относительной спектральной фоточувствительности S_i(λ)/S_i(λ_max) барьерных структур при комнатной температуре. Показано, что предложенная архитектура барьерных структур обеспечивает фоточувствительность в широком спектральном диапазоне от 0.4 до 2.0 мкм. Обнаружено превышение среднего значения относительной спектральной чувствительности S_i(λ)/S_i(λ_max) в 1.5 раза по сравнению с ранее наблюдавшимися в интервале длин волн 0.9–1.85 мкм для барьерных наноструктур из ККТ PbS.

Ключевые слова

квантовая точка, оптическое поглощение, фотосенсор, энергетический барьер

Список литературы

Zandian M., Farris M., McLevige W. et al. Performance of Science Grade HgCdTe H4RG-15 Image Sensors // Proc. of SPIE. 2016. 9915, 99150F1. https://doi.org/10.1117/12.2233664
Zhang J.-X., Wang W., Li Z.-B.et al. Development of a High Performance 1280 × 1024 InGaAs SWIR FPA Detector at Room Temperature // Front Phys. 2021. V. 9. 678192. https://doi.org/10.3389/fphy.2021.678192
Thom R. High density infrared detector arrays // Patent US 4039833. 1977.
Шуклов И.А., Разумов В.Ф. Коллоидные квантовые точки халькогенидов свинца для фотоэлектрических устройств // Успехи химии. 2020. Т. 89. № 3. С. 379–391. https://doi.org/10.1070/RCR4917
Gregory C., Hilton A., Violette K. et al. Colloidal quantum dot sensor bandwidth and thermal stability: progress and outlook // Proc. of SPIE. 2022. 12107, 1210705. https://doi.org/10.1117/12.2618320
Yuan Y., Xu J.-L., Zhang J.-Y. et al. Interface Engineering for High Photoresponse in PbS Quantum-Dot Short-Wavelength Infrared Photodiodes // IEEE Electron Device Letters. 2022.V. 43. P. 1275–1278. https://doi.org/10.1109/LED.2022.3183602
Pejovic V., Georgitzikis E., Lee J. et al. Infrared Colloidal Quantum Dot Image Sensors // IEEE Transactions on Electron Device. 2021. V. 69. P. 2840–2850. https://doi.org/10.1109/TED.2021.3133191
Попов В.С., Пономаренко В.П., Попов С.В. Фото- и наноэлектроника на основе двумерных 2D-материалов (обзор). Ч. III. Фотосенсоры на основе графена, графеноподобных и родственных моноатомных 2D-наноматериалов // Успехи прикладной физики. 2022. Т. 10. № 2. С. 144–169. https://doi.org/10.51368/2307-4469-2022-10-2-144-169
Пономаренко В.П., Попов В.С., Попов С.В. Фотоэлектроника на основе квазинульмерных структур (обзор) // Успехи прикладной физики. 2021. Т. 9. № 1. С. 25–67. https://doi.org/10.51368/2307-4469-2021-9-1-25-67
Brittman S., Colbert A.E., Brintlinger T.H. et al. Effects of a Lead Chloride Shell on Lead Sulfide Quantum Dots // J. Phys. Chem. Lett. 2019. V. 10. P. 1914–1918. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.9b00786
Mayer R. Elemental Sulfur and its Reactions. Organic Chemistry of Sulfur / Ed. S. Oae. Springer-Verlag, 1977. P. 33–69.
Beek W.J.E., Wienk M.M., Kemerink M. et al. Hybrid Zinc Oxide Conjugated Polymer Bulk Heterojunction Solar Cells // J. Phys. Chem. B. 2005. V. 109. P. 9505–9516. https://doi.org/10.1021/jp050745x
Langley D., Giusti G., Mayousse C. et al. Flexible transparent conductive materials based on silver nanowire networks: a review // Nanotechnology. 2013. V. 24. 452001 (20 p.) https://doi.org/10.1088/0957-4484/24/45/452001
Kao K.C., Hwang W. (Electrical Transport in Solids. Oxford: Pergamon Press, 1981. 663 p.
Reich K.V. Conductivity of quantum dot arrays // Physics-Uspekhi. 2020. V. 63. P. 994–1084. https://doi.org/10.3367/UFNe.2019.08.038649
Klem E., Lewis J., Gregory C. et al. Room Temperature SWIR Sensing from Colloidal Quantum Dot Photodiode Arrays // Proc. of SPIE. 2013. 8704, 870436. https://doi.org/10.1117/12.2019521
Klem E.J.D., Lewis J., Gregory C. et al. Low Cost SWIR Sensors: Advancing the Performance of ROIC- Integrated Collodial Quantum Dot Photodiode Arrays // Proc. of SPIE. 2014. 9070, 907039. https://doi.org/10.1117/12.2054215
Klem E.J.D., Gregory C., Temple D. et al. PbS Colloidal Quantum Dot Photodiodes for Low-cost SWIR Sensing // Proc. of SPIE. 2015. 9451, 945104. https://doi.org/10.1117/12.2178532
Hinds S., Klem E., Gregory C. et al. Extended SWIR High Performance and High Definition Colloidal Quantum Dot Imagers // Proc. of SPIE. 2020. 11407, 1140707. https://doi.org/10.1117/12.2559115