基于可摻雜ZnS一維納米結構高性能傳感器的研究.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩65頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、一維半導體納米材料展現出不同與薄膜和體材料優(yōu)越的電學和光電特性,基于納米結構構建的納米傳感器件的研究引起廣泛的關注。ZnS是重要的Ⅱ-Ⅵ族寬禁帶半導體,禁帶寬度為3.7eV,廣泛用于平板顯示、紫外發(fā)光二極管和紫外傳感器等領域。近年來對于一維ZnS納米結構研究發(fā)現,它們具有高的晶體質量和良好的光學特性,這為制備高性能傳感器奠定了基礎。但由于本征ZnS納米材料的高絕緣性,限制了其在納米器件中的廣泛應用,納米材料摻雜是制備高性能器件的重要環(huán)節(jié)

2、。
  本文將運用化學氣相沉積方法系統(tǒng)研究一維ZnS納米結構的合成及摻雜工藝,利用掃描電子顯微鏡(FESEM)、X射線能譜分析(EDX)、透射電子顯微鏡(HRTEM)、選區(qū)電子衍射(SAED)、光致發(fā)光能譜儀(PL)等對合成納米結構進行表征,進一步優(yōu)化工藝,實現n、p型一維ZnS納米結構可控的合成。同時基于單根n-ZnS納米線和p-ZnS納米帶運用光刻等微納加工手段制備了底柵場效應器件(Back-gate FETs)和結型場效應器

3、件(JFETs),并對器件的電學、光學以及傳感特性進入了深入詳細的研究,發(fā)現n型ZnS納米線具有高性能的紫外傳感器和濕度傳感器特性,p型ZnS納米帶能夠制備高速節(jié)能的光探測器,綜合起來取得以下有意義的成果:
  1.以Al單質為Al元素摻雜源,通過控制蒸發(fā)源中摻雜源與ZnS的質量比獲得不同摻雜濃度的n型ZnS:Al納米線(NWs),進一步形貌和結構分析表明,ZnS:Al納米線尺寸均勻、表面平滑,直徑在30~90nm范圍,長度能夠達

4、到幾百微米,為高質量的單晶纖鋅礦結構,生長方向為[1010]。同時基于單根ZnS:Al納米線的電學測試發(fā)現隨著摻雜濃度的升高,ZnS納米線的電導明顯提高,且能在3個數量級內調控,電子濃度最高達1.3×1018cm-3。以高純Cu2S為Cu元素為摻雜源,合成了尺寸均勻、形貌良好單晶六角纖鋅礦結構的p型ZnS:Cu納米帶(NRs),空穴濃度高達1.4×1018cm-3。
  2.對基于n、p摻雜ZnS納米結構制備的場效應晶體管研究發(fā)現

5、,ZnS:Al納米線Back-gate FETs表現出n溝道場效應晶體管特性,隨著摻雜濃度升高,柵極的控制能力減弱,閾值電壓變小,電子遷移率0.16cm2 V-1s-1增加到18.8cm2V-1s-1,呈逐漸增大的變化趨勢;ZnS:Cu納米帶FETs輸出特性為典型的p溝道場效應特性,空穴遷移率達23.6 cm2V-1s-1,制備的p-ZnS:Cu NR/n-CdS的p-n結的理想因子為1.3,JFET的亞閾值擺幅為65mV dec-1。

6、
  3.以ITO為歐姆接觸電極制備了n型可控摻雜ZnS:Al NWs的紫外傳感器,發(fā)現器件只對波長小于335nm的紫外光有明顯的響應,并且隨著摻雜濃度的提高,器件響應度和增益逐漸增加,最高分別達4.7×106 AW-1和2.3×107,增益帶寬積高達~0.1GHz,具備了能夠進行單光子探測應用的條件;p-ZnS:Cu NR/n-Sip-n結光電探測器在零偏壓下開關比達到105以上,響應速度為毫秒級。
  4.研究了基于n型

7、ZnS:Al NWs制備的場效應器件對濕度傳感特性,發(fā)現在環(huán)境相對濕度在50%以下時,隨著濕度的增大電流略微減小,這歸咎于納米線表面吸附水分子,奪取內部電子形成OH-,使得納米線表面能帶向上彎曲而形成空穴積累,與內部電子復合導致電導率下降;在濕度大于50%以后,隨著濕度增加,納米線電流呈線性增大趨勢,且濕度從50%增加到90%時,電流增加了兩個數量級,這主要原因來自于水分子的物理吸附。
  可控摻雜ZnS納米結構的實現為進一步制備

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論