氧化鋅微米線應(yīng)力增強(qiáng)紫外光探測器和紫外光-應(yīng)力邏輯門控晶體管的研究.pdf

1、目前，壓電（光）電子學(xué)作為納米技術(shù)研究的熱點(diǎn)引起了全球?qū)W術(shù)界的廣泛關(guān)注。由于具有優(yōu)異的光學(xué)性能、半導(dǎo)體性能和壓電性能，纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO成為壓電（光）電子學(xué)領(lǐng)域?yàn)閿?shù)不多的主導(dǎo)納米材料之一。基于ZnO的三元耦合效應(yīng)構(gòu)建壓電（光）電子器件，探究壓電（光）電子學(xué)效應(yīng)對器件界面處載流子行為的調(diào)控規(guī)律，已成為納米半導(dǎo)體器件的研究熱點(diǎn)。本論文成功地制備了金顆粒修飾的單根ZnO微米線，通過壓電勢和肖特基勢壘的有效耦合增強(qiáng)了對ZnO微米線載流子輸運(yùn)過程的

2、調(diào)控，提高了應(yīng)力紫外光探測器、應(yīng)力門控晶體管和紫外光-應(yīng)力雙門控晶體管的性能，主要研究工作如下。
　　1．首先，采用化學(xué)氣相沉積法，制備高結(jié)晶度的超長ZnO微米線。其次，采用離子束濺射法在ZnO微米線表面修飾金顆粒，利用熱場發(fā)射掃描電鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和光致發(fā)光光譜（PL）等各種表征手段對其進(jìn)行分析甄別。最后，將尺寸合適的ZnO微米線轉(zhuǎn)移到聚酰亞胺柔性基底上，兩端點(diǎn)焊銀漿作為電極制備應(yīng)力紫外光探測器。
　

3、　測試結(jié)果表明，在同等彎曲程度下，與無金顆粒修飾的紫外光探測器相比，金顆粒修飾的器件更大幅度地降低了探測器暗電流，提高了其光響應(yīng)速率。這是由于經(jīng)過表面修飾后，功函數(shù)大的金顆粒帶負(fù)電，更多地消耗了ZnO表面附近的載流子，提高了局域肖特基勢壘高度，增厚了表面耗盡層，使探測器的回復(fù)時(shí)間從142.4s降到0.7s。施加壓縮應(yīng)力后，產(chǎn)生的壓電勢進(jìn)一步提高肖特基勢壘高度，增厚表面耗盡層，提高了探測器的光響應(yīng)性能：暗電流降低了約5個(gè)數(shù)量級(jí)，電流開/關(guān)

4、比增加了約6個(gè)數(shù)量級(jí)，回復(fù)時(shí)間減少到0.1s。
　　2．基于金顆粒修飾的ZnO微米線，利用壓電勢和局域肖特基勢壘的有效耦合，研制出應(yīng)力門控晶體管，大大提高了器件的電流開/關(guān)比（高達(dá)9.3×104），實(shí)現(xiàn)了反相器、與非門、或非門、異或門、與門、或門和2:1多路調(diào)制器等邏輯器件。進(jìn)一步結(jié)合壓電光電子學(xué)效應(yīng)，制備出高性能的紫外光-應(yīng)力雙門控晶體管，通過紫外光和應(yīng)力調(diào)節(jié)或控制ZnO/金屬接觸處載流子的產(chǎn)生、傳輸和復(fù)合過程，實(shí)現(xiàn)了與非門、或