【摘要】：ZnO作為重要的II-VI族直接寬禁帶半導(dǎo)體材料之一,由于其特殊的禁帶寬度的特性在許多領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展應(yīng)用前景,例如環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、生物、監(jiān)測(cè)、軍事通訊等方面有著成功的應(yīng)用。不僅如此,ZnO具有其他許多優(yōu)勢(shì),如原料獲得容易且價(jià)格低廉,制備方法多種多樣,具有良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性,載流子的遷移率高,抗輻射能力好,能夠在極端惡劣的條件也能保持良好的性能,并且對(duì)環(huán)境友好,相比于傳統(tǒng)的光電倍增管和硅基紫外光探測(cè)器,ZnO作為第三代紫外光電探測(cè)主要材料之一,由于其良好的性能及多方面的優(yōu)勢(shì)使其能夠有效地降低成本以及對(duì)貴重設(shè)備的依賴。為了獲得光響應(yīng)好,響應(yīng)速度快的紫外光電探測(cè)器,本文從材料形貌選取和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩方面入手,以ZnO為主要材料構(gòu)建紫外光電探測(cè)器對(duì)其進(jìn)行光電性能測(cè)試分析,通過(guò)水熱法制備得到了不同形貌的ZnO,并進(jìn)一步制備ZnO薄膜。此外,通過(guò)在ZnO薄膜引入g-C_3N_4量子點(diǎn)(QDs)和還原氧化石墨烯(rGO)形成異質(zhì)結(jié)薄膜,在其異質(zhì)結(jié)薄膜表面通過(guò)熱蒸發(fā)制備電極,通過(guò)光電性能測(cè)試進(jìn)一步研究其光電性能的變化,為進(jìn)一步研究ZnO紫外光電探測(cè)器提供了實(shí)驗(yàn)參考。本文創(chuàng)新點(diǎn)以及主要研究成果如下:1.通過(guò)旋涂的方法在以Al_2O_3為基底材料的叉指電極上制備了的不同形貌的納米ZnO薄膜,探索了不同形貌對(duì)ZnO光電性能的影響,得出了其不同形貌ZnO薄膜性能比較,其中ZnO納米線性能最好,其次為ZnO納米多孔球,而ZnO顆粒的性能最差。這主要是由于一維納米線具有大的比表面積,并且載流子遷移速度更快。2.通過(guò)旋涂的方法在以柔性PI為基底材料的叉指電極上制備了ZnO納米線薄膜,隨后通過(guò)數(shù)次滴加g-C_3N_4 QDs溶液以旋涂方式制備得到異質(zhì)結(jié)薄膜,最后通過(guò)熱蒸發(fā)在異質(zhì)結(jié)薄膜一側(cè)制備電極構(gòu)建了異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器,通過(guò)光電性能測(cè)試比較,相對(duì)于純ZnO納米線,光響應(yīng)率提高了將近10倍,并且響應(yīng)速度也得到了明顯提高,同時(shí)對(duì)于柔性器件也具有良好的性能穩(wěn)定性。3.通過(guò)旋涂的方法在以柔性PI為基底材料的叉指電極上制備了ZnO納米線薄膜,隨后通過(guò)數(shù)次滴加還原氧化石墨烯(rGO)溶液以旋涂方式制備得到異質(zhì)結(jié)薄膜,最后通過(guò)熱蒸發(fā)在異質(zhì)結(jié)薄膜一側(cè)制備電極構(gòu)建了異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器,通過(guò)光電性能測(cè)試比較,相對(duì)于純ZnO納米線,光響應(yīng)率提高了將近4.5倍,并且響應(yīng)速度也得到了大幅度的提高,同時(shí)對(duì)于柔性器件也具有良好的性能穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TB33;TN23
【圖文】：

由于熱探測(cè)器在光照條件下的光響應(yīng)速度緩慢并且對(duì)光譜無(wú)，擁有良好的光響應(yīng)率以及在特定波段條件下的光電探測(cè)器成為紫擇條件[21]。由于光照引起的光電效應(yīng)分為內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效主要分為：光伏型、光電導(dǎo)型、和光電子發(fā)射型探測(cè)器。探測(cè)器所根據(jù)的原理則為光生伏特效應(yīng)，當(dāng)一種半導(dǎo)體與另一種半接觸后，兩者之間會(huì)形成一個(gè)勢(shì)壘區(qū)，在一定波長(zhǎng)的光照條件下，光生電子空穴對(duì)則會(huì)移動(dòng)到勢(shì)壘區(qū)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部光生電動(dòng)勢(shì)探測(cè)器分為肖特基型、p-n／p-i-n 型、金屬一半導(dǎo)體-金屬型（M極管這幾種。型探測(cè)器是由半導(dǎo)體材料與一個(gè)肖特基接觸及一個(gè)歐姆接觸組成會(huì)形成一個(gè)肖特基勢(shì)壘，如圖 1-1 所示。其具有良好的整流特性，和金屬之間的功函數(shù)決定。半導(dǎo)體在一定波長(zhǎng)的光照射下，半導(dǎo)體電子空穴對(duì)，在整流區(qū)域的作用下從而形成光電流，相比于金屬一測(cè)器，肖特基型探測(cè)器具有暗電流低、所需外部電壓低，光電流穩(wěn)

第 1 章 緒 論 所示。半導(dǎo)體材料由于 p-n 結(jié)而形成一個(gè)內(nèi)建電體材料中激發(fā)的光生電子空穴對(duì)在內(nèi)建電場(chǎng)作用n 區(qū)移動(dòng)和 P 區(qū)移動(dòng)，通過(guò)外循環(huán)電路形成光電流為了獲得更低的暗電流以及靈敏度高的紫外探測(cè)夠有效的提高器件的響應(yīng)速度，人們通過(guò)在兩種層以有效的增大結(jié)區(qū)的寬度，這就是所謂的 p-引入高阻本征半導(dǎo)體層，但是由于 p-i-n 結(jié)型探工作原理是一樣的，因此會(huì)使得結(jié)電容變小，當(dāng)結(jié)電容會(huì)進(jìn)步下降，因此在高頻下 p-i-n 結(jié)型探得探測(cè)器只有不高的光響應(yīng)電流，造成輸出信器都具有較低的暗電流、較高的響應(yīng)速度、在 0

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本文編號(hào)：2738865