一維納米結(jié)構(gòu)的ZnO光電探測性能研究.pdf

1、自20世紀(jì)90年代以來,人們對ZnO的研究已經(jīng)逐漸從對其基本性能的研究深入到對其應(yīng)用的研究。ZnO室溫下的禁帶寬度為3.37 eV,激子束縛能高達(dá)60 meV,遠(yuǎn)高于室溫下的熱振動能26 meV,是GaN(25 meV)的兩倍多,室溫下將會產(chǎn)生高效的激子發(fā)光,并能在較低的閾值下產(chǎn)生激射。因此,ZnO是繼GaN之后半導(dǎo)體光電領(lǐng)域又一研究熱點(diǎn),并成為第三代半導(dǎo)體的核心基礎(chǔ)材料。
　　ZnO作為紫外(UV)光探測器具有相對高的靈敏度,而

2、3.37 eV的禁帶寬度則限制了其應(yīng)用在太陽光盲紫外(SBUV)、可見光(VIS)和近紅外(NIR)范圍內(nèi)的應(yīng)用。本文利用納米尺度下材料具有的特殊性能,并通過摻雜改性及異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成對ZnO一維納米結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行調(diào)制,改進(jìn)其光電響應(yīng)性能。因此,我們對純凈ZnO、Zn2SnO4包裹ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)以及Cd摻雜ZnO的一維納米線的光電探測性能展開了較深入的研究,主要結(jié)論如下:
　　1.一維純凈ZnO納米線光電探測性能:利用純氧化鋅具有大

3、量氧空位,在表面形成一些豐富的表面態(tài)的特點(diǎn),然后通過外界的偏置電壓和輻照強(qiáng)度改變ZnO單根納米線結(jié)構(gòu)的表面態(tài),從而實(shí)現(xiàn)單根ZnO納米線的探測范圍從日盲紫外擴(kuò)展到紅外范圍。
　　2.ZnO/Zn2SnO4異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米線寬光譜響應(yīng)光電響應(yīng)探測器:構(gòu)筑具有歐姆接觸特性的Zn2SnO4包覆ZnO軸向II-型異質(zhì)結(jié)構(gòu),利用ZnO/Zn2SnO4異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面之間存在的界面態(tài),且界面態(tài)能被外界電場和光的輻照強(qiáng)度下有效調(diào)制,從而控制光生載流子被異

4、質(zhì)界面的分離和轉(zhuǎn)移調(diào)制,最終達(dá)到了較好的光電探測性能。歐姆接觸的Zn2SnO4包覆ZnO核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米線具有相對較高的靈敏度,穩(wěn)定性和可重復(fù)性,也具有優(yōu)良的光電導(dǎo)機(jī)制。
　　3.Cd摻雜 ZnO多晶納米棒光電探測性能:利用低溫燃燒法制備 Cd摻入ZnO多晶納米棒,并將其納米棒制成微納米器件,通過改變偏置電壓和光照強(qiáng)度來測試光電響應(yīng)。ZnO:Cd微納米棒對紫外光(λ=350 nm)光電導(dǎo)靈敏度最高,且在波長200到900 nm之