合肥研究院研发出有序Au阵列/PbS薄膜复合光电探测器

记者从中科院合肥物质科学研究院获悉，近期，该院固体物理研究所纳米材料与纳米结构研究室费广涛研究员课题组用化学浴沉积法制备出PbS薄膜，并利用超薄双通二氧化钛多孔膜为模板构筑了有序Au阵列/PbS薄膜复合光电探测器。复合薄膜光电探测器的响应率相比于纯PbS薄膜探测器得到125%~175%的提高。

据介绍，作为一种传统的红外材料，硫化铅已被广泛应用于红外探测领域。近年来，由于纳米材料的量子尺寸局域效应，纳米型硫化铅材料已被广泛研究并应用于可见光探测器并表现出优良的性能。对于薄膜硫化铅探测器而言，目前其光电响应仍不理想，需要进一步提高薄膜硫化铅探测器的响应性能。费广涛研究员课题组的硕士研究生谢秉合告诉记者，相比于分布杂乱无序的贵金属结构来说，规整有序的金属结构能够进一步地增强其表面等离子共振效应。并且，具有有序排列的贵金属结构可以通过调控其周期结构参数来调控其等离子共振频率特性，进而达到选择性增强的目的。

基于此，费广涛研究员课题组采用化学浴沉积法制备出PbS薄膜，并利用超薄双通二氧化钛多孔膜为模板构筑了有序Au阵列/PbS薄膜复合光电探测器。由于Au有序阵列的等离子共振增强效应，复合薄膜光电探测器的响应率相比于纯PbS薄膜探测器得到125%~175%的提高。进一步研究还发现这种增强表现出明显的波长选择性，当改变金纳米阵列的高度时，探测器响应率的最强增强波长位置会发生变化，即随着高度由30nm增加到120nm，最强增强峰位从可见光波段（450nm）逐渐红移到近红外波段（980nm）。以上研究结果将为等离子共振增强光电探测器的研究和发展提供新的思路和途径，也表现出潜在的应用价值。