基于AZO籽晶層生長ZnO納米棒陣列異質(zhì)結(jié)光電響應特性的研究.pdf

1、ZnO是典型的n型寬禁帶半導體，具有優(yōu)異的光學和電學性質(zhì)。一維ZnO納米棒陣列（ZnO NRs）具有比表面積大，電子定向傳輸?shù)葍?yōu)勢，被廣泛應用于紫外光探測器。但是ZnO NRs表面和體內(nèi)缺陷較多，作為載流子捕獲中心，不利于載流子傳輸?；赯nO NRs異質(zhì)結(jié)的紫外光探測器性能如光靈敏度、光響應速度、光響應率等有待進一步提高。有效降低ZnO NRs缺陷態(tài)和表面態(tài)，提高載流子傳輸是ZnO NRs基光探測器亟待解決的問題。本論文利用簡單的化學

2、浴沉積法制備ZnO NRs，利用Al摻雜ZnO籽晶層薄膜（AZO）調(diào)控ZnO NRs形貌、結(jié)晶質(zhì)量以及光電性能。將ZnO NRs分別與Au電極構(gòu)筑肖特基結(jié)，與CuSCN和MoS2納米片復合構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)，利用結(jié)區(qū)內(nèi)建電場促使光生載流子有效分離。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　（1）在不同Al摻雜濃度的AZO籽晶層薄膜上生長ZnO NRs，研究AZO籽晶層薄膜對ZnO NRs形貌、結(jié)晶質(zhì)量以及光電性能的影響，進而研究Au/ZnO NRs/

3、AZO肖特基結(jié)光電響應特性。研究表明Al摻雜濃度為0.5％的AZO籽晶層（AZO(0.5%)）薄膜表面粗糙度小，透光率高且載流子濃度大。AZO(0.5%)籽晶層薄膜生長的ZnO NRs比較致密、結(jié)晶質(zhì)量較好、缺陷較少、紫外透光性高、載流子濃度大、表面耗盡區(qū)窄。致密的ZnO NRs與Au電極緊密的接觸降低了漏電流。Au/ZnO NRs/AZO肖特基結(jié)在+2 V偏壓，360 nm（3.2 mW/cm2）紫外光照下呈現(xiàn)光電響應特性，并且AZO

4、(0.5%)籽晶層薄膜生長ZnO NRs構(gòu)筑的肖特基結(jié)光電流和光響應率較大。
　?。?）在AZO籽晶層薄膜生長的ZnO NRs上電化學沉積CuSCN，構(gòu)筑p-CuSCN/n-ZnO NRs異質(zhì)結(jié)，研究異質(zhì)結(jié)的紫外光電響應特性。研究發(fā)現(xiàn)電化學沉積的CuSCN顆粒呈類金字塔形，且完全覆蓋了ZnO NRs表面。CuSCN薄膜避免了Au電極和ZnO NRs直接接觸，減小了異質(zhì)結(jié)的漏電流。電學測試結(jié)果表明CuSCN/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)具有

5、整流特性，光照下有光伏效應，在無外加電場的驅(qū)動下可以實現(xiàn)自驅(qū)動光響應。無外加電場驅(qū)動下，CuSCN/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)對紫外光具有很好的光譜選擇性，并且AZO(0.5%)籽晶層薄膜生長ZnO NRs構(gòu)筑的CuSCN/ZnO NRs異質(zhì)結(jié)自驅(qū)動光電流較大，響應率約為22.5 mA/W，這可歸因于增強的ZnO NRs紫外光吸收和良好的載流子傳輸特性。
　　（3）在AZO(0.5%)籽晶層薄膜生長的ZnO NRs上旋涂液相剝離獲得的M