Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
So sánh hiệu suất lượng tử và độ nhạy của cảm biến quang carbon nanotube đơn tường với các kim loại điện cực khác nhau
Tóm tắt
Trong bài báo này,
đã tiến hành các phép đo thực nghiệm về tính quang dẫn trong các lớp mỏng carbon nanotube đơn tường (SWCNT) bằng cách sử dụng bốn điện cực khác nhau (Pt, Pd, Au và Ti). Công trình của chúng tôi chỉ ra tác động của cường độ và bước sóng ánh sáng lên tín hiệu phản ứng quang. Trong bối cảnh này, chúng tôi đã thực hiện các đặc tính dẫn điện của thiết bị ở nhiệt độ phòng dưới sự chiếu sáng liên tục với bước sóng khả kiến. Các phép đo tính quang dẫn, được thực hiện mà không có sự điều khiển, đã cho thấy một sự gia tăng phản ứng quang mạnh tại các giao điểm nanotube/điện cực. Phản ứng thu được thường được quy cho sự phân giải và sau đó là sự khuếch tán của các hạt mang điện được kích thích bởi ánh sáng. Chúng tôi cũng đã chứng minh rằng việc lựa chọn kim loại điện cực tốt sẽ làm tăng rõ rệt tính quang dẫn của lớp mỏng SWCNT. Do có chức năng công việc cao và độ bám dính tuyệt vời trên lớp mỏng của SWCNT, các điện cực Au đã cho thấy kết quả quan trọng nhất so với các kim loại khác. Hiệu suất lượng tử cao nhất (\( \eta \)) được tính toán trong trường hợp của chúng tôi là khoảng 12%, và độ nhạy đạt 121.48 mA/W cho tiếp điểm Au–SWCNT.
Từ khóa
#carbon nanotube #photoconductivity #quantum efficiency #responsivity #electrode metalsTài liệu tham khảo
Ichida M, Hamanaka Y, Kataura H, Achiba Y, Nakamura A (2004) Ultrafast relaxation dynamics of photoexcited carriers in metallic and semiconducting single-walled carbon nanotubes. J Phys Soc Jpn 73(12):3479–3483
Chen H, Xi N, Lai KWC, Fung CKM, Yang R (2010) Development of Infrared detectors using single carbon-nanotube-based field-effect transistors. IEEE Trans Nanotechnol 9(5):582–589
Wu Z (2004) Transparent, conductive carbon nanotube films. Science 305(5688):1273–1276
Behnam A et al (2007) Nanolithographic patterning of transparent, conductive single-walled carbon nanotube films by inductively coupled plasma reactive ion etching. J Vac Sci Technol B Microelectron Nanometer Struct 25(2):348
Behnam A, Noriega L, Choi Y, Wu Z, Rinzler AG, Ural A (2006) Resistivity scaling in single-walled carbon nanotube films patterned to submicron dimensions. Appl Phys Lett 89(9):93107
Lu S, Panchapakesan B (2006) Nanotube micro-optomechanical actuators. Appl Phys Lett 88(25):253107
Fujiwara A et al (2001) Photoconductivity in semiconducting single-walled carbon nanotubes. Jpn J Appl Phys 40(11B):L1229–L1231
Dresselhaus MS, Dresselhaus G, Saito R, Jorio A (2007) Exciton photophysics of carbon nanotubes. Annu Rev Phys Chem 58(1):719–747
He X, Léonard F, Kono J (2015) Uncooled carbon nanotube photodetectors. Adv Opt Mater 3(8):989–1011
Zhang T-F et al (2016) Broadband photodetector based on carbon nanotube thin film/single layer graphene Schottky junction. Sci Rep 6:38569
Léonard F, Tersoff J (2000) Role of fermi-level pinning in nanotube schottky diodes. Phys Rev Lett 84(20):4693–4696
Odintsov AA (2000) Schottky barriers in carbon nanotube heterojunctions. Phys Rev Lett 85(1):150–153
A. Pavlov, E. Kitsyuk, R. Ryazanov, V. Timoshenkov, and Y. Adamov, “Photodetector based on carbon nanotubes,” 2015, p. 95520 V
Behnam A et al (2008) Metal-semiconductor-metal photodetectors based on single-walled carbon nanotube film—GaAs schottky contacts. J Appl Phys 103(11):114315
Behnam A et al (2008) Experimental characterization of single-walled carbon nanotube film-Si Schottky contacts using metal-semiconductor-metal structures. Appl Phys Lett 92(24):243116
Palacios JJ, Tarakeshwar P, Kim DM (2008) Metal contacts in carbon nanotube field-effect transistors: beyond the Schottky barrier paradigm. Phys Rev B 77(11):113403
Liu W, Hierold C, Haluska M (2014) Electrical contacts to individual SWCNTs: a review. Beilstein J Nanotechnol 5:2202–2215
Hasan T, Scardaci V, Tan P, Rozhin AG, Milne WI, Ferrari AC (2007) Stabilization and ‘debundling’ of single-wall carbon nanotube dispersions in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) by polyvinylpyrrolidone (PVP). J Phys Chem C 111(34):12594–12602
Bondavalli P, Legagneux P, Le BP, Pribat D, Nagle J (2006) Conductive nanotube or nanowire fet transistor network and corresponding electronic device, for detecting analytes. Google Patents, 07 Dec 2006
Troudi M, Bergaoui Y, Bondavalli P, Sghaier N (2016) Time domain analysis of traps generated random telegraph signal in (SWCNT) based sensors. Sens Actuators A Phys 252:185–189
Jariwala D, Sangwan VK, Lauhon LJ, Marks TJ, Hersam MC (2013) Carbon nanomaterials for electronics, optoelectronics, photovoltaics, and sensing. Chem Soc Rev 42(7):2824–2860
Bondavalli P, Gorintin L, Feugnet G, Lehoucq G, Pribat D (2014) Selective gas detection using CNTFET arrays fabricated using air-brush technique, with different metal as electrodes. Sens Actuators B Chem 202:1290–1297
http://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/protocols/materials-science/characterization-and.html
Wei T-Y et al (2010) Large enhancement in photon detection sensitivity via Schottky-gated CdS nanowire nanosensors. Appl Phys Lett 96(1):13508
Basori R, Das K, Kumar P, Narayan KS, Raychaudhuri AK (2013) Large photoresponse of Cu: 7, 7, 8, 8-tetracyanoquinodimethane nanowire arrays formed as aligned nanobridges. Appl Phys Lett 102(6):61111
Basori R, Das K, Kumar P, Narayan KS, Raychaudhuri AK (2014) Single CuTCNQ charge transfer complex nanowire as ultra high responsivity photo-detector. Opt Express 22(5):4944–4952
Zhang H, Zhang X, Liu C, Lee S-T, Jie J (2016) High-responsivity, high-detectivity, ultrafast topological insulator Bi 2 Se 3/silicon heterostructure broadband photodetectors. ACS Nano 10(5):5113–5122
Rose A (1963) Concepts in photoconductivity and allied problems. Interscience Publishers, New York
Goykhman I et al (2016) On-chip integrated, silicon-graphene plasmonic schottky photodetector with high responsivity and avalanche photogain. Nano Lett 16(5):3005–3013
Zhang Y, Dai H (2000) Formation of metal nanowires on suspended single-walled carbon nanotubes. Appl Phys Lett 77(19):3015–3017
He Y, Zhang J, Wang Y, Yu Z (2010) Coating geometries of metals on single-walled carbon nanotubes. Appl Phys Lett 96(6):63108
Javey A, Guo J, Wang Q, Lundstrom M, Dai H (2003) Ballistic carbon nanotube field-effect transistors. Nature 424(6949):654–657
Lim SC et al (2009) Contact resistance between metal and carbon nanotube interconnects: effect of work function and wettability. Appl Phys Lett 95(26):264103
Maiti A, Ricca A (2004) Metal-nanotube interactions—binding energies and wetting properties. Chem Phys Lett 395(1–3):7–11
Manohara HM, Wong EW, Schlecht E, Hunt BD, Siegel PH (2005) Carbon nanotube Schottky diodes using Ti–Schottky and Pt–ohmic contacts for high frequency applications. Nano Lett 5(7):1469–1474
Zeng Q et al (2012) Carbon nanotube arrays based high-performance infrared photodetector. Opt Mater Express 2(6):839
Lee JU (2005) Photovoltaic effect in ideal carbon nanotube diodes. Appl Phys Lett 87(7):73101
Xie Y, Gong M, Shastry TA, Lohrman J, Hersam MC, Ren S (2013) Broad-spectral-response nanocarbon bulk-heterojunction excitonic photodetectors. Adv Mater 25(25):3433–3437
Lu R, Christianson C, Weintrub B, Wu JZ (2013) High photoresponse in hybrid graphene–carbon nanotube infrared detectors. ACS Appl Mater Interfaces 5(22):11703–11707
