ZnO納米線紫外光檢測性能的調(diào)控手段研究.pdf

1、相比于體積大、工作電壓高的光電倍增管類真空紫外探測器和受濾光片及光陰極量子效率限制的紫外增強(qiáng)型硅光電二極管類固體紫外探測器，寬禁帶半導(dǎo)體紫外光檢測器具有體積小、量子效率高、動(dòng)態(tài)工作范圍寬、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO是一種直接寬帶隙的N型半導(dǎo)體材料,它在室溫下的禁帶寬度為3.4 eV(300 K)，激子結(jié)合能高達(dá)60 meV，這些獨(dú)特的性質(zhì)使其適合于制作成紫外光檢測器。在本論文中，我們制備了性能良好的ZnO納米線，構(gòu)筑了單根Zn

2、O納米線光電器件，并通過兩種方法改進(jìn)了氧化鋅納米線紫外光檢測器的性能。
　　第一章，首先介紹了納米材料的相關(guān)知識(shí)及一維納米材料的研究進(jìn)展，重點(diǎn)凸出了一維納米材料紫外光檢測器及一維納米材料光電輸運(yùn)性質(zhì)的研究進(jìn)展。以此引出了本論文研究選題，目的和主要研究內(nèi)容。
　　第二章，我們采用化學(xué)氣相沉積法（CVD）成功的在[11-20]晶面的氧化鋁基底上制備了氧化鋅納米線，然后對(duì)其形貌、結(jié)晶性等性質(zhì)進(jìn)行了一系列表征。通過表征我們驗(yàn)證了該納

3、米線符合氣-液-固（V-L-S）生長機(jī)理。同時(shí)利用介電泳法和電子束刻蝕的方法構(gòu)筑了性能良好的氧化鋅納米線紫外光檢測器件。
　　第三章，我們研究了Au/Single ZnO NW/Au紫外光檢測器在氧氣、氮?dú)?、真空三種氣氛環(huán)境下的I-V曲線性質(zhì)及周期性開/關(guān)紫外光照射下電流隨時(shí)間變化曲線性質(zhì)。我們發(fā)現(xiàn)，氧化鋅納米線紫外光檢測器在波長為365 nm的紫外光照射下，氧氣氣氛中光電流上升和回復(fù)最快，氮?dú)鈿夥蘸驼婵諝夥障喈?dāng)。然后討論了在不同

4、氣氛下紫外光檢測器出現(xiàn)這種現(xiàn)象的物理機(jī)制。接著在之前測試過的氧化鋅納米線紫外光檢測器上，利用磁控濺射的方法原位沉積了一層金納米顆粒。分別測量了經(jīng)過金顆粒修飾的氧化鋅納米線紫外光檢測器在氧氣、氮?dú)狻⒄婵杖N氣氛下的I-V特性曲線以及周期性開/關(guān)紫外光照射下電流隨時(shí)間變化曲線。發(fā)現(xiàn)在波長為365 nm的紫外光照射下，在氧氣、氮?dú)?、真空三種氣氛中的氧化鋅納米線紫外光檢測器的回復(fù)時(shí)間分別為金顆粒修飾前的1/6、1/3和2/3，而開關(guān)比則分別為金

5、顆粒修飾前的100倍、1.5倍、和1倍。我們認(rèn)為金納米顆粒修飾后的氧化鋅納米線紫外光檢測器的性能提高主要是由于金納米顆粒和氧化鋅界面處形成了局部的肖特基勢壘，其內(nèi)建電場加速了器件內(nèi)部的光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合作用，從而導(dǎo)致回復(fù)時(shí)間加快，而金顆粒本身對(duì)于氧氣的吸附作用使得氧氣氣氛下器件的開關(guān)比大大提高。
　　第四章，我們研究了注入電荷對(duì)氧化鋅納米線紫外光檢測器性能的影響。發(fā)現(xiàn)，當(dāng)注入正電荷時(shí)，器件的回復(fù)時(shí)間加快，開關(guān)比提高；而當(dāng)注入負(fù)