学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

PbS薄膜的制备及红外光敏性能的研究

作　者: 郑昕
导　师: 邓宏
学　校: 电子科技大学
专　业: 材料学
关键词: 红外探测器硫化铅化学浴沉积法微结构光电性能
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 403次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

硫化铅是一种重要的窄禁带半导体材料,在室温时,其能带间隙约为0.4eV,波尔激子半径则为相对较大的18nm。这些特性使硫化铅对于红外辐射佷敏感，非常适合应用于红外探测;同时,硫化铅也在如光敏电阻、二极管激光器、湿度及温度传感器等等领域有广泛地应用。采用多晶硫化铅薄膜制备的红外探测器,其工作波段为1-3μm的近红外区,适用于室内火警探测。硫化铅的各种性能与其生长环境以及基片的种类等工艺条件紧密相关,其制备工艺包括了电化学沉积法,微波加热法,以及化学浴沉积法（CBD）等。CBD法因其工艺简单,易操控,不需要复杂设备,可生长大面积高质量硫化铅薄膜而受到广泛关注。本论文采用化学浴沉积方法,以硫脲（SC（NH₂）₂）、硝酸铅（Pb（NO₃）₂）、氢氧化钠（NaOH）为反应原料,在玻璃、陶瓷及Si基片上制备PbS薄膜。通过对基片浸入反应液的时机、沉积溶液的组成及配制方法、沉积时间、热处理温度等工艺参数的控制,在不同工艺条件下制备了PbS薄膜。XRD分析表明,薄膜为面心立方结构,高温热处理会导致薄膜的氧化而出现含氧的新相。SEM对薄膜的表面形貌进行了观测,结果表明薄膜由近似立方形状的颗粒组成。着重探讨了硫脲浓度对于PbS薄膜的微结构及光敏性能的影响,结果表明,硫脲浓度越大,沉积所得硫化铅薄膜颗粒越小,经红外光照之后硫化铅薄膜的电阻变化率越大。实验结果表明光敏性能最强的薄膜制备工艺为:衬底材料为硅基片,Pb（NO₃）₂浓度0.175M,NaOH浓度0.55M,SC（NH₂）₂浓度0.175M,沉积时间60min,沉积温度30℃,热处理温度500℃,热处理时间为1h。在不同工艺参数制备的PbS薄膜上真空沉积Au电极,将其作为光敏电阻封装在晶体管型壳体内制备了红外光敏探测器;设计信号处理电路,初步制备了红外火焰探测器。探测器可在3m的距离对烛光火焰做出有效响应。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章引言  9-13
  1.1 红外技术及红外探测器  9-11
  1.2 硫化铅红外探测器发展现状与趋势  11-12
  1.3 本论文主要研究内容  12-13
第二章 PbS 薄膜的基本理论及实验测试方法  13-32
  2.1 PbS 薄膜的基本理论  13-17
  2.2 PbS 薄膜的微结构与光电性能测试方法  17-25
  2.3 PbS 红外探测器及其信号检测电路原理  25-32
    2.3.1 PbS 红外探测器的原理  25-28
    2.3.2 PbS 红外探测器信号检测电路原理  28-32
第三章 PbS薄膜的制备工艺研究  32-46
  3.1 PbS 薄膜的制备  32-37
  3.2 基片浸入时机分析  37-38
  3.3 PbS 薄膜的微结构分析  38-42
  3.4 SC(NH_2)_2浓度对薄膜表面形貌的影响分析  42-46
    3.4.1 玻璃基片上SC(NH_2)_2浓度对薄膜的影响分析  42-43
    3.4.2 SI 基片上SC(NH_2)_2 浓度对薄膜的影响分析  43-44
    3.4.3 陶瓷基片上 SC(NH_2)_2浓度对薄膜的影响分析  44-46
第四章 PbS 薄膜的红外光敏性能研究  46-57
  4.1 SC(NH_2)_2浓度对PbS 红外光敏性能的影响  46-49
  4.2 薄膜的方块电阻  49-51
  4.3 薄膜的伏安特性及光照响应时间  51-52
  4.4 薄膜的电阻温度关系  52-54
  4.5 红外探测器的制备  54-57
    4.5.1 PbS 红外光敏电阻的制备  54-55
    4.5.2 信号处理电路的设计  55-56
    4.5.3 红外火焰探测器试制  56-57
第五章结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-61
攻硕期间取得的研究成果  61-62

PbS薄膜的制备及红外光敏性能的研究

内容摘要

全文目录

相似论文