Photodétection dans une large gamme de longueur d’onde : phototransistor CdSe QDs/RGO sur des nanofils de ZnO dans la gamme UV-Vis, PbS QDs avec un transistor organique C60 de type N imprimé dans la gamme proche IR

par Zhi Tao

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Tayeb Mohammed-Brahim et de Wei Lei.


  • Résumé

    La détection de lumière dans une large gamme de longueur d’onde allant de l’UV au proche infrarouge est réalisée avec une sensibilité importante en utilisant l’effet d’amplification amené par un transistor à effet de champ et la capacité de détection dans une grande gamme de longueur d’onde amenée par des nanoparticules de CdSe et de PbS de diamètres différents. Dans une première partie, un FET utilisant une couche active de nanofils de ZnO est fabriqué. La détection de lumière UV-Vis est assurée en enrobant ces nanofils par un mélange de nanoparticules de CdSe et d’oxyde de graphène. L’oxyde de graphène assure une bonne transition des électrons crées par la lumière dans le CdSe vers le ZnO. La photo-réponse obtenue, supérieure à 104 A/W à 350 nm, a été multipliée par un facteur 100 dans la gamme 200-500nm en utilisant l’oxyde de graphène. Dans une seconde partie, la détection de lumière infrarouge a été assurée par des nanoparticules de PbS incorporées dans un transistor organique de type N utilisant du C60 comme couche active. Les électrodes en argent de ce transistor et son isolant de grille en photorésine SU8 sont déposés par impression. Les nanoparticules sont déposées en solution à l’interface entre le semiconducteur et l’isolant de grille. Ce phototransistor incorporé dans un inverseur a montré l’apparition d’un signal de sortie de 2V dû à l’application d’une lumière de 1050 nm de longueur d’onde et de 250 µw/cm2 de puissance.

  • Titre traduit

    Large wavelength range photodetection : CdSe QDs/RGO on ZnO nanowires transistor in UV-Vis range, PbS QDs with nearly fully printed C60 based N-type organic transistor in NIR range


  • Résumé

    Detection of light in large wavelength range, from the UV to NIR, is got with high sensitivity by using the amplification of a field effect transistor and the ability of light detection in large range by CdSe and PbS quantum dots with different diameters. In the first part, a FET with ZnO nanowires active layer is fabricated. The light detection in UV-Vis range is insured thanks to CdSe QDs/RGO (Reduced Graphene Oxide) fragments decorating the surface of the ZnO nanowires RGO insures good transfer of photo-electrons induced by the light into the CdSe QDs towards ZnO. The responsivity, higher than 104 A/W at 350 nm, has been improved by 100 in 200-500 nm range by using RGO. In the second part, IR light detection has been insured by using PbS QDs embedded in N-type Organic FET using C60 film as active layer. Silver electrodes of this transistor and its SU8 photoresist gate insulator have been printed. QDs have been deposited in solution at the interface between the semiconducting layer and the gate insulator. This phototransistor has been used in an inverter. The output voltage of the inverter change by 2V under lighting with 1050 nm wavelength and 250 µW/cm2 power.


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