基于光热电（PhotothermoelectricPTE）效应的光电探测器的研究已.docx

《基于光热电（PhotothermoelectricPTE）效应的光电探测器的研究已.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于光热电（PhotothermoelectricPTE）效应的光电探测器的研究已.docx（22页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、摘要随着新型热电材料的发现以及纳米光子学的发展，基于光热电(Photothermoelectric,PTE)效应的光电探测器的研究已经取得了令人惊叹的进展。根据光热电效应制作的探测器的优点主要是带宽特别宽，响应的光谱范围很大，但是它的缺点就是响应时间会较慢。目前文献报道的光热电效应有两种，一种是由晶格温度差引起的光热电效应，大多数光热电探测器均属于这种，其响应速度比较慢；另外一种是由载流子(电子、空穴等)温度差引起的的光热电效应，这种响应速度比较快。为了改善光热电探测器的缺点，本文主要讲述了基于载流子温度差实现的光热电探测器的原理及结构设计：首先介绍了光热电效应的原理以及光热电效应与光伏效应的

2、区别；其次，分析了实现快速光热电效应需要满足的条件；接着，对利用快速光热电效应制作的光热电探测器进行了仿真结构设计。本文主要通过时域有限差分方法，构建符合快速光热电效应要求的仿真结构，并且对仿真结果进行分析，完成对硅基光热电探测器的设计与仿真，本文设计的硅基光热电探测器可以更好地实现快速的光热电效应，并且结构比较简单，未来更加容易制备。关键词：快速光热电效应，光热电探测器AbstractWiththediscoveryofnewthermoelectricmaterialsandthedevelopmentofnanophotonics,amazingprogresshasbeenmadein

3、theresearchofphotodetectorsbasedonthePhotothermoelectric(PTE)effect.Theadvantagesofdetectorsmadebasedonthephotothermaleffectaremainlytheirwidebandwidthandlargespectralrangeofresponse,buttheirdisadvantageisthattheresponsetimeisslower.Atpresent,therearetwotypesofPhotothermoelectriceffectsreportedinlit

4、erature.Oneisthephotothermoelectriceffectcausedbylatticetemperaturedifference,andmostphotothermoelectricdetectorsbelongtothistype,whichhasarelativelyslowresponsespeed;Anothertypeisthephotothermoelectriceffectcausedbythetemperaturedifferenceofchargecarriers(electrons,holes,etc.),whichhasarelativelyfa

5、stresponsespeed.Inordertoimprovethedrawbacksofphotothermaldetectors,thisarticlemainlydiscussestheprincipleandstructuraldesignofphotothermaldetectorsbasedoncarriertemperaturedifference.Firstly,theprincipleofphotothermaleffectandthedifferencebetweenphotothermaleffectandphotovoltaiceffectareintroduced;

6、Secondly,theconditionsthatneedtobemettoachieverapidphotothermoelectriceffectswereanalyzed;Thirdly,asimulationstructuraldesignwascarriedoutforaphotothermoelectricdetectormadeusingfastphotothermoelectriceffects.Thispapermainlyusesthefinitedifferencetime-domainmethodtobuildasimulationstructurethatmeets

7、therequirementsoffastphotothermoelectriceffect,andanalyzesthesimulationresultstocompletethedesignandsimulationofthesiliconbasedphotothermoelectricdetector.Thesiliconbasedphotothermoelectricdetectordesignedinthispapercanbetterrealizethefastphotothermoelectriceffect,anditsstructureisrelativelysimple,w

8、hichwillbeeasiertoprepareinthefuture.Keywords:fastphotothermoelectriceffect,photothermoelectricdetector目录第1章绪论11.1 研究意义与背景11.2 研究内容与方法21.3 国内外研究现状2第2章光热电效应原理及探测器设计思路52.1光热电效应的原理52.1.1塞贝克效应52.1.2区分光电效应与光热电效应62.2 快速光热电效应的实现条件72.3 光热电探测器的设计思路7第3章硅基光热电探测器表面结构设计83.1仿真方法简介83.2表面结构设计实例83.2.1硅纳米柱结构83.2.2硅纳米

9、锥结构H3.2.3硅纳米块长方体结构133.2仿真结果分析is第4章总结17参考文献18致谢20第1章绪论1.1 研究意义与背景光电探测器能够将光转换成电信号，已经广泛应用于军事和民用领域。常见的光电探测器可以分为光伏(Photovoltaic,PV)探测器、光热电(Photothermoelectric,PTE)探测器、热释电(Pyroelectric,PE)探测器以及热辐射计等。利用半导体PN结光伏效应制成的器件称为光伏探测器，也称结型光电器件，光伏探测器的工作原理主要是热平衡下的p-n结。PTE探测器是基于光热电效应的探测器。光热电效应又称为塞贝克效应，简单来说就是由温度差引起的电动势产

10、生电流的现象。PE探测器是基于热释电效应的探测器，所谓的热释电效应，是当受热物体中的电子(空穴)，因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。如表1中列举了以上几种探测器之间的性能对比:分类PTE探测器PV探测器PE探测器辐射热计工作机制塞贝克效应电子空穴对分离热释电效应电阻随温度的变化工作带宽宽市窄带宽带宽带响应速度慢速(由晶格温度梯度引起)；快速(由载流子温度梯度引起)较快较慢较慢表1PTE、PV.PE和测辐射热计探测器的比较由上表可以看出光热电探测器的优点是探测波段宽，响应的光谱范围比较大，缺点是响应速度慢。光热电效应在其他纳米材料如费米弧材料、狄拉克半金属、拓

11、扑绝缘体、碳纳米管、HI-V族半导体纳米线、黑磷和钛酸锢等均被报道过。然而金属材料由于其塞贝克系数远小于半导体，因而其光热电效应的光电响应度较低；低维材料由于厚度限制导致的较低光吸收，限制了光热电效应引起的光电响应强度，而且面临大面积可控制备的困难，尚难以得到实际应用1。目前文献有里面提到的有的光热电效应有两种：一、由晶格温度差引起的光热电效应，但是响应速度比较慢；二、由载流子(电子、空穴等)温度差引起的光热电效应，响应速度比较快，这点在表1中也有体现出来。我们主要的研究方向是基于快速光热电效应的光热电探测器。实现快速的光热电效应需要满足以下三个条件：一、对光的吸收率高；二、塞贝克系数高；三、

12、要有符合要求的纳米结构。这三点将在后文中给出详细解释。最新的关于光热电探测器的文献报道中，要么使用的是薄膜结构，对光的吸收特别弱；要么就是设计的结构太厚，只能实现慢速的光热电效应1。因此本文的目标是设计特殊的光热点探测器表面纳米结构，在符合快速光热电效应要求的同时，尽可能增加对光的吸收。1.2 研究内容与方法根据上文中介绍的光热电探测器所存在的不足，本文主要研究内容是针对这些问题，研究基于快速光热电效应的光热电探测器。首先，我们选择的基底是硅材料，因为硅的塞贝克系数很高，这就能保证光热转换效率也较高；其次，我们设计了几种符合快速光热电效应要求的纳米结构，主要包括硅纳米柱结构、硅纳米锥结构以及硅

13、纳米块长方体结构；然后不断优化这三种硅纳米结构，并对其进行比较，从而实现较高的吸收率。本文主要采用的研究方法是利用时域有限差分(Finite-DifferenceTime-Domain,FDTD)方法进行仿真设计。1.3 国内外研究现状光电探测器的发展很大程度上依赖于热电技术进步。20世纪50年代，神化秘(Bi2Te3)作为一种工作在近室温范围的高性能热电材料被发现。通过优化掺杂剂和载流子密度，可以获得0.6的品质因数(ZT值)2O后来，通过Bi2Te3与Sb2Te3和Bi2Se3的合金化，p型和n型热电材料的ZT值都进一步提高到1.03o2005年，美国国家航空航天局成功发射了包含非制冷热电

14、阵列的火星勘测轨道飞行器，以监测火星的气候，这可以视为PTE探测器发展过程中的一个重要里程碑。与光子探测器相比，传统热探测器的一个缺点是响应时间相对较长，这源于渝子主导的输运，响应时间通常在亳秒量级4。快速的PTE效应源于解耦的载流子和晶格之间的温度差异。近年来,关于快速PTE效应的研究取得了显著进展。因为声子与载体不充分的相互作用，这种效应通常发生在纳米材料中，特别是在许多低维纳米材料中。随着低维材料的发展，特别是通过引入热载流子辅助的光电探测技术,已经可以突破毫秒的速度限制5,6O在热载流子光电探测技术中，超快光电响应是可行的，因为热能仅由电荷载流子携带，而晶格保持冷却。PTE和PV检测器

15、都可在无偏压条件下工作。对于由p-n结和肖特基结组成的光电探测器，PTE和PV效应引起的光电流方向是相同的，最大光电流出现在光位于结界面时。基于石墨烯的光电探测器具有两个最有吸引力的特征，一是其零带隙，能够实现超宽带的光吸收；二是高的迁移率，能够实现超快的响应速度7,8O原则上，考虑到其高热导率和小的塞贝克系数，石墨烯可能不是一种良好的热电材料9,10o在传统的PTE光电探测器中，电子温度一般会假设等于晶格温度。然而在光激发下，石墨烯中有可能产生非平衡效应。在产生电子-空穴对之后，由于强烈的电子-电子相互作用，其吸收的能量在电荷载流子之间迅速弛豫，导致对电荷载流子的加热11。由于石墨烯中弱的电

16、子-声子相互作用，能量从产生的热载流子到晶格间的进一步转移受到抑制4,12。因此，在不涉及声子热传输的情况下，石墨烯中可以发生热载流子引起的PTE效应，从而导致超快的响应速度和较高的响应度。含钱的III-V族化合物，即GaN和GaAs,是直接带隙半导体材料，对于高效发光二极管、晶体管和光电探测器的开发具有重要意义13。通常，基于含钱化合物的光电探测器在光电和光电导模式下工作。然而，最近的工作表明，PTE效应也可以在这种材料的光电探测器中发挥重要作用14,15另外，有机热电材料也是热电材料的一个重要分支，因为它们具有柔性、固有的低热导率和环境友好性16。最近，通过用聚（苯乙烯磺酸酯）掺杂聚（3,

17、4-亚乙基二氧唾吩）实现了室温下0.42的ZT值17。开发基于有机热电材料的高性能透明柔性PTE光电探测器潜力巨大。一个有趣的应用实例是Koppens及其同事利用近场的光电流技术对石墨烯中传播的表面等离激元共振（PSPR）进行成像18,19。通常，PSPR的检测需要在散射型SNOM平台上进行20,21,来自AFM针尖的散射光在远场中收集，并由液氮冷却的HgCdTe检测器检测。而通过结合石墨烯的两种功能（即等离激元介质和光电探测器），可以实现室温下PSPR的直接电信号探测。这种探测器使用了两个局部的门来构建热电结，石墨烯的等离激元行为也可以同时进行调节。第2章光热电效应原理及探测器设计思路2.1

18、 光热电效应的原理当由两种不同的导体或半导体组成闭合回路的两个结点置于不同温度(两结点间的温差为AT)时，在两点之间就产生一个电动势；这个电动势在闭合回路中引起连续电流的现象，这个就叫做光热电效应。2.1.1 塞贝克效应PTE探测器是基于光热电效应的探测器。光热电效应也称为塞贝克效应，简单来说就是由温度差引起的电动势产生电流的现象。如图122所示，在PTE探测器的一侧吸收光子后，温度差建立起来，驱动定向电荷载体从热端到冷端的扩散，建立了电势差，这个过程即为塞贝克效应。塞贝克系数被定义为AU与AT的比值，塞贝克系数(三)与材料的电导率(G)密切相关，这种关系可以用莫特方程表示。为了实现高热电性能

19、，材料应该具有大的塞贝克系数以建立高开路电压，高的电导率以降低内阻，低的热导率以建立大的温差。图1塞贝克效应示意图2.1.2 区分光电效应与光热电效应PTE和PV探测器都在无偏条件下工作。对于由p-n结和肖特基结组成的光电探测器，PTE和PV效应引起的光电流方向是相同的，如图2bl,最大光电流出现在光位于结界面时。当光电探测器在p-p或n-n结中工作时，可以使用光电流极性以确定响应机制。在Pv探测器中光电流极性仅取决于内建电势的方向。在PTE探测器中，光电流方向的演变更为复杂，因为化学势上的塞贝克系数是非单调的（图2a）23o例如，当结配置从p-n变为p-p-（p*示轻P掺杂），光伏探测器的光

20、电流极性保持不变（图2b,c）o然而，对于PTE探测器，因为P-区的塞贝克系数大于p区，极性发生变化。因此，在ip-配置中PV和PTE效应驱动的光电流方向彼此相反（图2c）。进一步更改为p-+（+表示高度P掺杂）配置，PV和PTE电流都改变方向（图2d）。总体而言，PTE电流极性改变两次，而PV电流仅改变一次。这一标准已被广泛用于准确判断光响应的起源23-26。图2PV和PTE引起的电流方向的比较影响。（a）塞贝克系数与化学势。（b）（c）（d）光照点位于p-n,P-P-和p-p+结时的能带示意图和相应的光电流方向。pp-和p+的相对化学势如（a）所示。箭头方向表示电子在结内的移动方向2.2

21、快速光热电效应的实现条件快速的光热电效应是由不同于晶格温度的载流子温度场梯度分布驱动的光电响应。这种效应通常发生在纳米材料中，这是由于纳米尺寸限制的声子散射抑制了热载流子与声子的能量交换，从而实现载流子温度场与晶格温度的解耦。因为载流子跟晶格之间能量交换是通过声子散射过程进行的，如果声子散射被抑制，那载流子跟晶格能量就难以交换，这就可以实现两者之间的解耦。要想抑制声子散射就需要设计纳米结构，使得纳米结构的特征尺度小于声子的平均自由程。因此，正如上文所述，实现高效、快速光热电探测器的满足条件为以下三点：一、结构需要对光的吸收尽量高。这是基础；二、材料的塞贝克系数高，这能保证光热转换的效率较高；三

22、、符合要求的纳米结构，即纳米结构的尺度要小于声子平均自由程，以保证快速光热电效应的实现。2.3 光热电探测器的设计思路根据上述三点原则，我们围绕基于快速光热电效应的光热电探测器展开设计。我们选择的的材料是硅，硅纳米材料在实际光电探测应用中是非常有前途的候选材料。它具有优越的光电以及热电性能，并且最主要的是硅的塞贝克系数很高，这保证了较高的光热转换效率。因此，我们的设计工作主要针对另外两点原则进行：一、结构对光的吸收尽可能的高；二、尺度小于声子平均自由程的纳米结构。首先我们需要满足纳米结构的要求，因此设计了高宽比较大的硅纳米柱结构、硅纳米锥结构以及硅纳米块长方体结构，其次硅的单个结构很细，我们把

23、结构的根部基座层也设置的很薄（小于300nm）,这样就可以实现载流子温度与晶格的完美解耦。另外，这些结构的纵深都很高，对光的吸收率要远超单一的硅薄膜，可以大大提高快速PTE响应的上限。最终我们再将上述的三种结构进行对比，通过仿真得到的结果,分析哪种结构更适合用于设计快速、高效的光热电探测器表面。第3章硅基光热电探测器表面结构设计3.1 仿真方法简介本文中的仿真采用时域有限差分（Finite-DifferenceTime-Domain,FDTD）方法，基于矢量3维麦克斯维方程求解，在仿真时将空间网格化，时间上一步步计算，从时间域信号中获得宽波段的稳态连续波结果。3.2 表面结构设计实例本文一共设

24、计了三种结构，一种是硅纳米柱结构，一种是硅纳米锥结构，一种是纳米块长方体结构。最终将这三种结构分别进行仿真对比，并通过所得结构比对看是哪种结构效果更好。3.2.1 硅纳米柱结构这种设计的是硅纳米柱结构，主要是设计一个很薄的硅基底（厚度小于300nm）,紧接着在硅基底上面放置若干个纳米柱，然后设置仿真区域进行仿真实验，用可见光进行照射（波长为300-800nm）o第一种设计的结构是将硅基底厚度设置为250nm,下方是厚的二氧化硅层,如图3.1所示，所仿真出来光的吸收率如图3.2中蓝色线所表示，吸收率的峰值为0.943c图3.1第一种硅纳米柱模型图3.2仿真得到的透过率（T）,反射率（R）以及吸收

25、率（八）第二种设计的结构是将硅基底设置为200nm,如图3.3所示，所仿真出来光的吸收率如图3.4中蓝色线所表示，吸收率的峰值为0.943。图3.4仿真得到的透过率（T）,反射率（R）以及吸收率（八）第三种设计的结构是将硅基底设置为15Onm如图3,5所示，所仿真出来光的吸收率如图3.6中蓝色线所表示，吸收率的峰值为0.970o图3.5第三种硅纳米柱模型3.2.2 硅纳米锥结构这种设计的是硅纳米锥结构，也主要是设计一个很薄的硅基底（厚度小于300nm）以及下方的二氧化硅层，紧接着在硅基底上面放置若干个纳米锥，然后设置仿真区域进行仿真实验，用可见光进行照射（波长为300-800nm）o第一种设计

26、的结构是将硅基底设置为250nm如图3.7所示，所仿真出来光的吸收率如图3.8中蓝色线所表示，吸收率的峰值为0.956。图3.7第一种硅纳米锥模型图3.8仿真得到的透过率（T）,反射率（R）以及吸收率（八）第二种设计的结构是将硅基底设置为200nm如图3.9所示，所仿真出来光的吸收率如图3.10中蓝色线所表示，吸收率的峰值为0.955o图3.10仿真得到的透过率（T）,反射率（R）以及吸收率（八）第三种设计的结构是将硅基底设置为150nm如图3.11所示，所仿真出来光的吸收率如图3.12中蓝色线所表示，吸收率的峰值为0.972。图3.11第三种硅纳米锥模型图3.12仿真得到的透过率（T）,反射

27、率（R）以及吸收率（八）3.2.3 硅纳米块长方体结构这种设计的是硅纳米块长方体结构，同样是设计一个很薄的硅基底（厚度小于300nm）及下方的二氧化硅层，紧接着在硅基底上面放置若干个硅材料的长方形，然后设置仿真区域进行仿真实验，用可见光进行照射（波长为300-8OOnm）。第一种设计的结构是将硅基底设置为250nm如图3.13所示，所仿真出来光的吸收率如图3.14中蓝色线所表示，吸收率的峰值为0.953o图3.13第一种硅纳米块模型第二种设计的结构是将硅基底设置为200nm如图3.15所示，所仿真出来光的吸收率如图3.16中蓝色线所表示，吸收率的峰值为0.953o图3.15第二种硅纳米块模型图

28、3.16仿真得到的透过率（T）,反射率（R）以及吸收率（八）第三种设计的结构是将硅基底设置为150nm如图3.17所示，所仿真出来光的吸收率如图3.18中蓝色线所表示，吸收率的峰值为0.93Io图3.17第三种硅纳米块模型Waveiengthim图3.18仿真得到的透过率（T）,反射率（R）以及吸收率（八）3.2仿真结果分析上面一共设计了三种结构。首先是硅纳米柱结构，本文一共做了三种结构，每一个结构的硅基底厚度都不一样。根据硅基底厚度为25Onm与200nm的结构得出的结果来看，光的吸收率相差不多，峰值也都一样，为0.943；当硅基底设置为15Onm时，光的吸收率比前两种要稍微提高一些，峰值为

29、0.970其次是硅纳米锥模型，同样的也是做了三种不一样的硅基底厚度进行对比，对比硅基底厚度为250nm与200nm的结构，二者对光的吸收率也相差不多，峰值也都相同，分别为0.956和0.955；当硅基底设置为150nm时，光的吸收率比前两种要稍微提高一些，峰值为0.972。最后是硅纳米块长方体结构结构，同样的也是做了三种不一样的硅基底厚度进行对比，当硅基底厚度为250nm与200nm时，光的吸收率非常接近，峰值也都一样，为0.953；但是当硅基底设置为15Onm时，光的吸收率比前两种要稍微降低了一些，峰值为0.9310综合上面的结果来看，在硅基底厚度设置为250nm和200nm的时候，硅纳米锥

30、与硅纳米块长方体的吸收率都很高，硅纳米柱结构的吸收率相对较弱一点。但是在硅基底厚度设置为150nm的时候，硅纳米柱结构与硅纳米锥结构的吸收率相对要高一些，硅纳米块长方体结构的吸收率相对较低。所以从仿真的所有结构所得出的结果来看，每一种结构各自有各自的优点，各有各的长处，综合考虑硅纳米锥结构的效果会好一点。第4章总结目光热电探测器在各个领域的应用范围不断扩大，尤其广泛应用于军事和民用领域。尤其是基于PTE的光电探测器的发展已经取得了令人惊叹的进展。这种基于光热电效应制作的探测器的优点主要是带宽特别宽，响应的光谱范围很大，但是它的缺点就是响应时间会较慢。目前文献报道的光热电效应有两种，一种是由晶格

31、温度差引起的光热电效应，但是响应速度比较慢；另外一种是由载流子(电子、空穴等)温度差引起的光热电效应，这种响应速度比较快，但其结构需要满足一定的条件才能实现。本文主要研究的是后者，即基于快速光热电效应的光热电探测器。目前文献中报道的基于光热电效应的探测器主要存在两个问题：实现快速光热电效应的结构太薄导致吸收率比较低；而结构厚的话，则只能实现慢速的光热电效应。因此本文主要就是解决上述问题，通过设计特殊的纳米结构并且使其根部和基底层均小于300nm,这样就可以在满足快速光热电效应要求的前提下，增加结构对光的吸收。基于以上设计思路，本文主要采用的是时域有限差分(Finite-DifferenCeTi

32、me-Domain,FDTD)仿真方法，设计了三种不同的结构进行对比，选出最优的结构。最终仿真结果比对得出硅纳米锥的效果会好一点。通过本次对光热电探测器的设计，我深刻理解了“实践是检验真理的唯一标准”。在大学这四年中，我们学习了很多理论知识，虽然也做过一些实验，不过那些实验都不是自己设计的，学校安排的实验课只是为了让我们更好的加深了对理论知识的理解,但这次对于光热电探测器结构的设计在刘老师的帮助下，我收获到了很多课本上没有的知识，懂得了不能只是学会理论知识，更要将理论知识运用到实际中去，让自己所学可以应用到社会中，为社会的发展贡献一份力。参考文献1 Giantphotothermoelectr

33、iceffectinsiliconnanoribbonphotodetectors;WeiDai,WeikangLiu,JianYang,ChaoXu,AlessandroAlabastri,ChangLiul,PeterNordlander,ZhiqiangGuanlandHongxingXu,2 A.Rogalski,Prog.QuantumElectron.2003,27,59.31H.J.Goldsmid,IntroductiontoThermoelectricity,Springer,Heidelberg,Germany2009.1 J.Stiens,C.De,G.Shkerdin,

34、V.Kotov,R.Vounckx,W.Vandermeire,inLaserPulsePhenomenaandApplications(Ed:F.J.Duarte),InTech,London2010,p.144.2 D.Sun,G.Aivazian,A.M.Jones,J.S.Ross,W.Yao,D.Cobden,X.D.Xu,Nat.Nanotechnol.2012,7,114.3 J.Yan,M.H.Kim,J.A.Elle,A.B.Sushkov,G.S.Jenkins,H.M.Milchberg,M.S.Fuhrer,H.D.Drew,Nat.Nanotechnol.2012,7

35、,472.7 K.S.Novoselov,A.K.Geim,S.V.Morozov,D.Jiang,Y.Zhang,S.V.Dubonos,LV.Grigorieva,A.A.Firsov,Science2004,306,666.8 F.H.L.Koppens,T.Mueller,P.Avouris,A.C.Ferrari,M.S.Vitiello,M.Polini,Nat.Nanotechnol.2014,9,780.9 W.W.Cai,A.L.Moore,Y.W.Zhu,X.S.Li,S.S.Chen,L.Shi,R.S.Ruoff,NanoLett.2010,10,1645.10 P.W

36、ei,W.Z.Bao,Y.Pu,C.N.Lau,J.Shi,Phys.Rev.Lett.2009,102,166808.11 K.J.Tielrooij,L.Piatkowski,M.Massicotte,A.Woessner,Q.Ma,Y.Lee,K.S.Myhro,C.N.Lau,P.Jarillo-Herrero,N.F.vanHulst,F.H.L.Koppens,Nat.Nanotechnol.2015,10,437.12 D.M.Basko,LL.Aleiner,Phys.Rev.B2008,77,041409.13 S.J.Pearton,J.C.Zolper,R.J.Shul,

37、F.Ren,J.Appl.Phys.1999,86,1.14 F.Leonard,E.D.Song,Q.M.Li,B.Swartzentruber,J.A.Martinez,G.T.Wang,NanoLett.2015,15,8129.15 1.Prechtel,M.Padilla,N.Erhard,H.Karl,G.Abstreiter,A.F.I.Morral,A.W.Holleitner,NanoLett.2012,12,2337.16 Q.Zhang,Y.M.Sun,W.Xu,D.B.Zhu,Adv.Mater.2014,26,682917 G.H.Kim,L.Shao,K.Zhang

38、,K.P.Pipe,Nat.Mater.2013,12,719.18 M.B.Lundeberg,Y.D.Gao,A.Woessner,C.Tan,P.Alonso-Gonzdlez,K.Watanabe,T.Taniguchi,J.Hone,R.Hillenbrand,F.H.L.Koppens,Nat.Mater.2017,16,204.19 P.Alonso-Gonzalez,A.Y.Nikitin,Y.Gao,A.Woessner,M.B.Lundeberg,A.Principi,N.ForceIlini,W.J.Yan,S.Velez,A.J.Huber,K.Watanabe,T.T

39、aniguchi,F.Casanova,L.E.Hueso,M.Polini,J.Hone,F.H.L.Koppens,R.Hillenbrand,Nat.NanotechnoL2017,12,3120 J.N.Chen,M.Badioli,P.Alonso-Gonzalez,S.Thongrattanasiri,F.Huth,J.Osmond,M.Spasenovic,A.Centeno,A.Pesquera,P.Godignon,A.Z.Elorza,N.Camara,F.J.G.deAbajo,R.Hillenbrand,F.H.L.Koppens,Nature2012,487,77.2

40、1 Z.Fei,A.S.Rodin,G.O.Andreev,W.Bao,A.S.McLeod,M.Wagner,L.M.Zhang,Z.Zhao,M.Thiemens,G.Dominguez,M.M.Fogler,A.H.CastroNeto,C.N.Lau,F.Keilmann,D.N.Basov,Nature2012,487,82.22 ProgressofPhotodetectorsBasedonthePhotothenoelectricEffectXiaoweiLu,LinSun5PengJiang,andXinheBao23J.C.W.Song,M.S.Rudner,C.M.Marc

41、us,L.S.Levitov,NanoLett.2011,11,468824.M.Gabor,J.C.W.Song,Q.Ma,N.L.Nair,T.Taychatanapat5K.Watanabe,T.Taniguchi,1.S.Levitov,P.Jarillo-Herrero,Science2011,334,648.25M.Barkelid,V.Zwiller,Nat.Photonics2014,8,4726G.Buchs,S.Bagiante,G.A.Steele,Nat.Commun.2015,6,4987.致谢时光飞逝，转瞬间四年大学生活己经接近尾声了，在这不经意间大学生活就要结束了。在这四年的学习生活中，学习到了许多知识，也收获了许多教导与关心。首先，我要感谢我的论文指导老师刘老师，从论文定题以及论文框架到最终论文的完成，刘老师给了我极大的帮助，在论文的每一个环节都非常认真和严谨的给予我指导和建议，这样的责任心和工作态度让我深受感动和鼓舞，成为了我顺利完成论文的动力。在此，我对刘老师表示衷心的感谢。其次我要感谢审阅这篇文章的各位老师，你们的指导和批评是我今后继续深造和学习的动力。最后不管人生的下一站将驶向何方，在文正学院的四年大学生活却是令我难以忘怀的。