【摘要】：氧化鋅(ZnO),Ⅱ-Ⅵ族寬禁帶(3.37eV)半導體材料,六方纖鋅礦結構(晶格常數(shù)a,c分別為0.3249 nm,0.5206 nm),激子束縛能60 meV,比GaN和ZnSe的激子束縛能都高的多。在室溫下,ZnO材料的光電器件也能實現(xiàn)高效的激子復合發(fā)光,因此,ZnO被認為是藍-紫外區(qū)域中很有前途的光子材料;ZnO原材料來源渠道多,價格適宜,沒有毒沒有污染,ZnO比其他寬禁帶材料的抗輻射能力都好得多;它生長溫度很低,不經(jīng)過高溫相應的缺陷也就少很多;此外,ZnO有量子約束特性,它會展現(xiàn)出比體材料更優(yōu)越的光電特性。在短波長光電器件領域,人們都將ZnO材料看做是第三代半導體材料,其發(fā)展?jié)摿ι踔帘徽J為超過了GaN。石墨烯被學術界視為新一代的半導體材料,因為它的結構很獨特。與其它碳材料相比,石墨烯比表面積很大,結構獨特,致使它擁有很好的力、熱、電、磁學性能。它在光電器件、復合材料、傳感器以及存儲器這些地方具有很高的研究價值。在光電領域,石墨烯室溫下電子遷移率達到2×10~5cm~2/(Vs),比碳納米管或硅晶體高,甚至超過了大部分金屬。石墨烯是一種極其有前景的透明導電半導體材料,吸光率僅2%,因而它可作為光探測器、太陽能電池的透明電極。PVK,中文名N-乙烯基咔唑,分子式C_(14)H_(11)N,分子量193.25。PVK是有利于空穴傳輸?shù)挠袡C半導體聚合物,其空穴傳輸性能在眾多有機聚合物中最為優(yōu)良。PVK的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)和最低未占用的分子軌道(LUMO)能量分別為-5.8eV和-2.3 eV。PVK電性能良好,其光電導性能使得其可充當全息照相的感光材料。PVK具有強烈的藍色發(fā)射激發(fā)態(tài)單峰,峰值約為420nm。PVK已被廣泛用作電子和光學材料。本論文主要包含兩大模塊來進行,第一模塊是ZnO-rGO(氧化鋅-還原氧化石墨烯)紫外光電探測器和ZnO紫外光電探測器構造的內(nèi)容,第二模塊是ZnO-PVK異質(zhì)結光電探測器原型構造的內(nèi)容。主要研究內(nèi)容和結果如下:第一模塊主要構造了ZnO-rGO紫外光電探測器和ZnO紫外光電探測器。難點在于:一是查閱大量的文獻,并與實驗室當前情況相結合,從而確定實驗方案;二是ZnO-rGO復合材料的制備過程;三是ZnO-rGO紫外光電探測器和ZnO紫外光電探測器兩種原型器件如何構造的問題。這一模塊成功制備出來了ZnO-rGO復合材料并構造ZnO-rGO紫外光電探測器和ZnO紫外光電探測器。通過IV表征,發(fā)現(xiàn)ZnO-rGO光電探測器的光電流和光暗電流比遠大于ZnO光電探測器的光電流和光暗電流比。然后使用XRD,拉曼,PL光譜,透射光譜和光電流測試來詳細研究了這種機制,結果表明ZnO-rGO紫外光電探測器更大的光電流源于載流子壽命較長和載流子重組系數(shù)較小。這一模塊的研究為制備構造高速光響應UV光電探測器提供了一種潛在的方法。第二模塊主要將n型ZnO半導體材料與有利于空穴傳輸?shù)挠袡C半導體聚合物PVK進行結合,想要構造出ZnO-PVK異質(zhì)結光電探測器原型來。而ZnO-PVK異質(zhì)結光電探測器原型的構造就是要突破兩個難點:一是制備出來導電性很好的一維ZnO納米棒陣列;二是成功構造出ZnO-PVK異質(zhì)結結構,并可以測試出良好的整流曲線。這一模塊工作主要分為ZnO-PVK復合材料的制備和ZnO-PVK異質(zhì)結結構的構造與表征兩個方面來開展。這一模塊的難點在于ZnO-PVK異質(zhì)結要成功構造并可以測出很好的整流曲線來。這個課題一直都是在嘗試著開展,通過IV曲線可以發(fā)現(xiàn):ZnO-PVK異質(zhì)結光電探測器的光照電流均大于黑暗電流,這說明異質(zhì)結構已經(jīng)有了一定的探測效果。但是始終沒有得到過整流曲線,這是因為構造的異質(zhì)結結構雖然有了一定的探測效果,但是還沒形成有效勢壘的緣故。對比復合薄膜材料和純ZnO薄膜材料的吸收曲線可以發(fā)現(xiàn),ZnO-PVK復合薄膜材料對紫外光的吸收強度更大。與ZnO薄膜相比,ZnO-PVK復合材料的PL譜的強度明顯有了降低。這說明ZnO與PVK之間存在著有效的電荷轉移�？傊�,本論文成功構造出來了ZnO-rGO紫外光電探測器和ZnO紫外光電探測器,成功構造出來了具有光探測效果的ZnO-PVK異質(zhì)結光電探測器。這些研究為制備構造高速光響應UV光電探測器提供了一種潛在的方法,是極其有意義的。
【圖文】：

其器件的加工工藝相應也比較成熟；ZnO 半導體米結構，如：量子點、納米棒陣列、納米管等結構；Zn會展示出比體材料更優(yōu)異的光電性能。因為 ZnO 半導體以它在光電領域的關注度和研究熱度是極高的。在短波發(fā)光二極管、紫外光電探測器以及激光器方面。因此，有前途的光電子器件材料。1996 年到現(xiàn)在，關于 ZnO 有褪去過。全世界科研界每一年都會發(fā)表大量的與 ZnO關于它的課題研究成果一直都是呈幾何數(shù)劇增的。對于展?jié)摿ι踔脸^了 GaN 的半導體材料[6]。述化鋅的晶體結構

第一章 緒論文稱作 rocksalt[10]。ZnO 相應的晶體結構構型如圖 1.1 所示：在室溫下，ZnO 是六方對稱型構型，對應 P63mc 空間群，具有纖鋅礦型的穩(wěn)定構11]。如果壓強將近 10MPa 左右，它會形成鹽巖礦型晶體結構；如果在立方結構的襯生長時，它會形成閃鋅礦型結構。ZnO 是六方纖鋅礦構型（晶格常數(shù) a，c 分別為.3249nm，0.5206nm）。由圖 1.3 觀察可知，Zn-O46-負離子配位四面體是由 Zn 原子與相鄰的 O 原子構成的；相同的，O-Zn46+正離子配位四面體是由 O 原子與四周相鄰n 原子構成的。另外，，ZnO 中的 O 原子以六方密堆垛構型的單元格子排布，ZnO 中n 原子以六方密堆垛構型的單元格子排布，它的原胞依照 ABABAB……來排列。具構如圖 1.2 所示。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

【參考文獻】

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本文編號：2599184