基于ZnO納米棒陣列的紫外光響應(yīng)性能研究.pdf

1、紫外探測(cè)技術(shù)在航天、軍事、民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用需求。無(wú)需電源的自驅(qū)動(dòng)紫外探測(cè)器件不僅可以大幅度地減小系統(tǒng)的尺寸和重量，而且器件適應(yīng)性更廣，對(duì)于未來(lái)納米器件的電路集成非常重要。一維寬禁帶ZnO納米棒陣列具有低的反射率，高的紫外光子吸收能力和電荷定向傳輸優(yōu)勢(shì)，是構(gòu)建自驅(qū)動(dòng)紫外光探測(cè)器件的理想材料。目前，基于一維ZnO納米材料紫外探測(cè)器的光響應(yīng)速度、光敏度還有待于進(jìn)一步提高。本論文采用不同的方法在n型ZnO納米棒陣列沉積p型的CuSCN薄膜

2、，研究CuSCN的沉積對(duì)ZnO納米棒陣列的紫外光響應(yīng)特性影響，得到了光響應(yīng)速度較快的ZnO納米棒/CuSCN異質(zhì)結(jié)自驅(qū)動(dòng)紫外探測(cè)器件。論文的主要內(nèi)容和研究結(jié)果如下:
　　(1) ZnO納米棒陣列的表面態(tài)和缺陷是影響紫外光響應(yīng)特性的關(guān)鍵因素。論文利用化學(xué)水浴沉積法制備ZnO納米棒陣列，通過(guò)控制反應(yīng)前驅(qū)液濃度來(lái)控制其比表面積，利用后期退火來(lái)減少其缺陷態(tài)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)于Ag/ZnO納米棒/Ag的光導(dǎo)型紫外探測(cè)器件，比表面積的增大有利于光響

3、應(yīng)電流的增加;缺陷態(tài)的減少有利于光響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間的縮短。
　　(2)利用連續(xù)離子吸附法(SILAR)在ZnO納米棒陣列表面沉積寬禁帶p型CuSCN薄膜，形成Ⅱ型異質(zhì)結(jié)。研究CuSCN的沉積次數(shù)對(duì)ZnO納米棒陣列紫外光響應(yīng)性能的影響。隨著沉積次數(shù)增多，CuSCN在ZnO納米棒沉積的量增加，CuSCN與ZnO形成的局部異質(zhì)結(jié)的面積增多。相比于FTO/ZnO/Au器件，在低沉積次數(shù)30次和60次，器件暗電流降低近兩個(gè)數(shù)量級(jí)，光電流沒(méi)有太大

4、的變化。在-3 V下，器件光敏度由1.65提高為20.45和131.54，光響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間由1819s縮短為685 s和331 s。當(dāng)沉積次數(shù)為120次時(shí)，器件在0V下實(shí)現(xiàn)了對(duì)紫外光的自驅(qū)動(dòng)響應(yīng)。CuSCN的沉積不僅抑制了ZnO納米棒表面吸附氧的再吸附，而且提供更多的光生載流子分離界面。在ZnO/CuSCN異質(zhì)結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)作用下，光生載流子很快的分離。
　　(3)利用電化學(xué)沉積法在ZnO納米棒陣列上沉積CuSCN薄膜，獲得自驅(qū)動(dòng)紫外探

5、測(cè)器件。在室溫下采用連續(xù)的電化學(xué)沉積CuSCN，其以較大的顆粒沉積于ZnO納米棒陣列。異質(zhì)結(jié)結(jié)區(qū)存在的較多的縫隙和孔洞使得器件產(chǎn)生了較大的漏電流和較緩慢的光響應(yīng)性能。采用間斷性的電化學(xué)沉積法，通過(guò)改變沉積時(shí)間、溫度，改善在ZnO納米棒陣列沉積的CuSCN質(zhì)量，提高器件的紫外探測(cè)性能。隨著沉積時(shí)間的增長(zhǎng)，CuSCN的量增加，提高了器件的整流比和光敏度。相比于0℃沉積CuSCN的器件，室溫沉積的CuSCN的器件呈現(xiàn)出較好的自驅(qū)動(dòng)紫外探測(cè)性能