柔性紫外光電探測器由于其具有可彎曲、輕便、易攜帶等特性成為當今研究的熱點。氧化鋅（ZnO）基薄膜材料具備半導體性能、光激發(fā)、壓電三大特性,它們之間的耦合作用就是壓光電效應。本文圍繞在PET襯底上構建柔性的ZnO紫外光電探測器展開,對薄膜制備,器件構建、性能調控做了細致的研究,并且成功分析了具有更大禁帶寬度的Mg_0.2Zn_0.8O柔性探測器的性能調控規(guī)律。系統(tǒng)地分析了雙層膜異質結與金半接觸肖特基結共同作用下的壓電極化電荷對器件載流子運輸行為的調控機理。通過以上研究,更加深入的理解壓光電效應在紫外光電探測器的作用機理,促進ZnO基器件性能的提升。主要研究成果如下:（1）首次對構建在柔性PET襯底上的ZnO薄膜探測器進行了重復性的研究,拉伸還原往復100次之后的響應度與初始狀態(tài)響應度只偏差千分之一。并且通過拉伸應變引誘的負壓電極化電荷提高探測器金半接觸界面耗盡層寬度,在10 V偏壓下,10.99%的拉伸應變使器件的響應度提高了320%。并通過三組偏壓研究了不同濺射功率下探測器的性能。（2）針對半導體薄膜c軸取向的不確定性,制備了兩組柔性Mg

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

具有纖鋅礦結構的ZnO晶體的原子結構模型

第1章緒論4的性能[15]。接下來分析光電探測器在壓光電效應得具體應用實例，當具有較大值的功函數(shù)的金屬與電子親合能較小的半導體接觸時，肖特基勢壘在兩物質界面處形成，當此器件被外加應力施加之后，負壓電極化電荷產生于界面半導體一側將會使得肖特基勢壘高度，耗盡層寬度也會增加，隨之為界面處光生載流子的分離起到促進作用。相反界面處正的壓電極化電荷會降低肖特基勢壘高度，耗盡層變窄，光照條件下光生載流子得分離受到抑制，進而使得器件在光照條件下光電流減小，基于以上特性，越來越多的研究者將壓光電效應應用到柔性探測器件中[16-19]。1.3柔性ZnO基紫外光電探測器的研究現(xiàn)狀2012年中國臺灣的Ruey-ChiWang小組構建了可以利用應變提高光響應的大面積的Al摻雜的ZnO納米線光電探測器[17]，如圖1.2所示。該探測器是通過直接生長沿著電極水平的單晶Al摻雜ZnO納米線在柔性的二氧化硅/剛化襯底，目的是加強載流子在納米線和電極之間的運輸。器件顯示了優(yōu)良的性能，如高的紫外可見抑制比和在較低的偏壓下也能擁有高的響應度。最重要的是在1V偏壓下，拉伸應變從0到5.6%時，響應度持續(xù)增加從1.7A/W增加到了3.8A/W。圖1.2(a)Al摻雜的ZnO納米線光電探測器掃描電鏡圖譜；（b）納米線連接Au電極作為橋梁的掃描電鏡圖譜；(c)器件在不同應變條件下的I-V曲線圖譜；（d）探測器的響應度與外加應變變化圖。

第1章緒論52013年王中林院士團隊通過兩步水熱法成功制備了在碳纖維上制備了枝狀ZnO-CdS納米線序列，進而在柔性襯底上構建了柔性探測器[19]。如圖1.3所示，該器件在-0.36%壓縮應變下，響應度增加了超過百分之六十，這是由于壓電誘導極化電荷，調節(jié)ZnO-CdS界面的肖特基勢壘高度，使得光電器件性能達到最優(yōu)化。1.3(a)構建的單個CF/ZnO-CdS線基光電探測器原理圖；(b)在2V偏壓下在不同應變下的響應度的圖譜，其中R0表示在無應變下的響應度。2014年ZhaonaWang小組利用在n型ZnO層的壓電誘導極化電荷來調節(jié)p型Si層的光電激發(fā)過程，因此使p-Si/n-ZnO納米線異質結光電探測器性能得到最優(yōu)化[18]。通過調控載流子在p-Si/ZnO界面的運輸過程，當施加0.10‰的壓縮應變后，響應度增加了177%，如圖1.4所示。圖1.4(a)p-Si/n-ZnO納米線異質結光電探測器的原理圖；(b)光照條件下，2V偏壓下的器件響應度數(shù)值隨應變變化圖譜2015年北京納米能源與納米系統(tǒng)研究所XunHan團隊報道了基于壓光電效應納米線序列增強增強紫外光電探測器靈敏性的研究[16]，圖1.4所示。通過引入壓電光電效應，應變誘發(fā)的壓電極化電荷有效地提高了紫外光電探測器的性能，其中光響應度提高了700%，靈敏度提高了600%，探測極限提高了280%。


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