ZnO-ZnS納米線核殼結(jié)構(gòu)的制備及其紫外光檢測特性研究.pdf

1、由于ZnO納米線具有大的比表面積,從而產(chǎn)生了其塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等,這些優(yōu)異的性能使ZnO納米線廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管,場效應(yīng)晶體管,化學(xué)/氣體傳感器,光電檢測器和平板顯示器等。
　　盡管一維納米光電子器件在紫外光電器件中展現(xiàn)出許多優(yōu)異的性能,人們對基于半導(dǎo)體納米線肖特基勢壘的一維光檢測器件的性能也開展了許多研究工作,取得長足的進(jìn)展,但仍然存在一些問題。
　　首先,研究發(fā)現(xiàn)影響光檢測的主要

2、因素是肖特基勢壘,肖特基勢壘高度受到表面態(tài)的控制。但是由于ZnO納米線的表面態(tài)比較復(fù)雜,使得人們對其光電輸運(yùn)行為缺少有效的控制,這使器件的性能表現(xiàn)出不穩(wěn)定、不重復(fù)的問題。
　　其次,ZnO核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米線的殼層能夠鈍化ZnO的表面態(tài),從而得到不同于單一體系的光電特性。但基于單根核殼結(jié)構(gòu)的納米線器件的光電輸運(yùn)特性以及其光電荷分離和傳輸?shù)倪^程依然不是十分清楚。
　　基于上述問題,在本論文中,首先通過在位電場組裝的方法制備了單根

3、ZnO納米線肖特基勢壘紫外光檢測器,并研究了肖特基勢壘對ZnO納米線輸運(yùn)特性的控制作用。其次通過對ZnO納米線進(jìn)行表面調(diào)控,制備了具有Ⅱ型核殼結(jié)構(gòu)的ZnO/ZnS納米線光檢測器,在光激發(fā)的條件下,這種Ⅱ型結(jié)構(gòu)對電子和空穴的分離效應(yīng)進(jìn)行了有效的控制,從而提高了紫外光檢測器的性能,發(fā)展了具有高靈敏度和快速回復(fù)時間的紫外光檢測器。
　　本論文主要工作包括以下幾個方面:
　　在第二章中,首先采用金催化劑輔助Vapour-Liquid

4、-Solid(VLS)反應(yīng)方法在藍(lán)寶石基底上制備了結(jié)晶性良好,沿c軸方向生長的ZnO納米線陣列。然后,通過化學(xué)浴沉積法和元素取代法在已生長的ZnO納米線陣列表面形成一層ZnS殼層,從而形成了具有Ⅱ型核殼結(jié)構(gòu)的ZnO/ZnS納米線,并對其結(jié)構(gòu)和形貌等進(jìn)行了相應(yīng)的表征。
　　在第三章中,首先,采用在位電場組裝的方法構(gòu)筑了單根ZnO納米線肖特基勢壘紫外光檢測器,通過ZnO納米線肖特基勢壘光檢測器在紫外光照前后和在脈沖光照下的電流-電壓曲

5、線特征和光電流隨時間變化特性的研究,探討了不同氣氛下肖特基勢壘對ZnO納米線輸運(yùn)特性的控制作用,深入研究了其光電流機(jī)制和回復(fù)過程,指出光電流的遂穿機(jī)制是納米線肖特基勢壘光檢測器具有短的回復(fù)時間的關(guān)鍵原因。
　　然后,采用元素取代反應(yīng)使制備的紫外光檢測器上的ZnO納米線表面的O元素逐漸被S元素所取代,從而使光檢測器上的ZnO納米線逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂孝蛐秃藲そY(jié)構(gòu)的ZnO/ZnS納米線。并對這種光檢測器進(jìn)行紫外光照前后的電流-電壓曲線特征和