三元ZnSxSe1-x納米線的可控制備及光電性能研究.pdf

1、一維無機納米結(jié)構：如納米線(NWs)，納米帶(NBs)和納米棒(NRs)，無論是在基礎科學研究領域還是在潛在的應用領域都顯示了其重要性，所以在過去的十幾年里一直是人們研究的熱點。II-VI族一維納米結(jié)構半導體材料的帶隙涵蓋了從1.5 eV(CdTe)到3.7 eV(ZnS)，為設計和制備在不同波長下工作的光電器件提供較大的選擇空間。在這些II-VI族納米材料中，ZnSe和ZnS因較寬的直接帶隙和雙極摻雜的特性而成為研究的熱點，被認為在光

2、電應用領域具有前景的光電材料，然而它們固定的帶隙限制了其在光電領域應用的靈活性和可能性，因此，發(fā)展可控合成具有帶隙可調(diào)的ZnSxSe1-x一維納米結(jié)構的方法，并探索其在光電探測領域的應用具有重要意義。
　　本文以ZnSe和ZnS粉末為反應源，利用化學氣相沉積法制備出帶隙可調(diào)的ZnSxSe1-x納米線，通過改變反應源的質(zhì)量比來實現(xiàn)三元ZnSxSe1-x一維納米結(jié)構帶隙的調(diào)控，通過調(diào)節(jié)生長過程中的溫度和壓強實現(xiàn)對ZnSxSe1-x一維

3、納米結(jié)構形貌的調(diào)控，并探索了其在光電探測器上的應用，主要成果如下：
　　一、利用化學氣相沉積法制備出了高結(jié)晶質(zhì)量，形貌均勻的三元ZnSxSe1-x一維納米結(jié)構，通過調(diào)節(jié)反應源的質(zhì)量比以及生長過程中的溫度和氣壓，實現(xiàn)對其化學組分和形貌的調(diào)控，最終制備出組分可控、形貌均勻的納米線。通過XRD和EDS分析表明三元ZnSxSe1-x納米線的組分覆蓋從ZnSe（x=0）到ZnS（x=1）的范圍；以ZnS0.44Se0.56納米線為例，通過S

4、EM、XPS、TEM、HRTEM分析結(jié)果表明：納米線粗細均勻、表明平滑、直徑約100 nm左右，長度約為幾十微米，其結(jié)構為六方纖鋅礦結(jié)構，且樣品組分均勻，為制備光電器件提供良好的材料基礎。
　　二、對三元ZnSxSe1-x納米線進行熒光光譜、紫外-可見吸收譜以及拉曼光譜分析，結(jié)果表明所制備的納米線結(jié)晶質(zhì)量高、缺陷少；ZnSxSe1-x納米線的熒光光譜隨S元素組分的增加而逐漸藍移，通過對其帶隙與組分x的關系分析表明，ZnSe和ZnS

5、具有良好的融合性，相似地，紫外-可見吸收譜以及拉曼光譜隨S元素組分變化逐漸平移，光學特性分析表明通過改變組分元素的比例，納米線的帶隙可在2.7 eV和3.7 eV范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)控。
　　三、利用光刻工藝制備出基于ZnS0.44Se0.56納米線的光電導型光電探測器，并對其光電性能進行探究，在波長為410 nm，功率為0.3 mW/cm2入射光的照射下探測器的電流開關比約為8.1，響應度和光電導增益分別為1.5×106 AW-1和4.