简论ZnO纳米线紫外探测器制作与其性能

摘要：ZnO是一种六方结构的直接宽带隙半导体材料，在室温下它的禁带宽度为3.37eV，激子束缚能高达60meV，而且具有热稳定性高、对环境友好等优点，并且同其它材料相比，ZnO纳米结构具有各种各样的形状，并且能够采取多种不同的策略制备。由此，ZnO一维纳米线光电器件研制成为国际前沿中的一个探讨热点。目前，基于ZnO纳米线的光电器件一般都采取垂直于衬底表面的结构或者平行于衬底表面的水平结构。但垂直结构通常要在纳米线之间填充绝缘物质来避开器件的短路，所以不能发挥出纳米线比表面积大等优点；而水平结构器件通常需要特殊的设备和工艺来制作，并且只能做单根纳米线器件。本论文就是探讨了既能充分发挥纳米线的特点，又能采取相对简单的工艺制作纳米器件的策略，并制备出基于ZnO纳米线的水平结构紫外探测器，主要结果如下：1、采取水热策略，在光刻好的叉指电极间实现了ZnO纳米线的横向生长，制备出水平结构金属-半导体-金属（M）ZnO纳米线紫外探测器。叉指电极首先采取磁控溅射策略在玻璃衬底上生长ZnO薄膜作为籽晶层，然后通过pft-off的光刻工艺制备出梳状金电极。利用金属层的阻挡作用使ZnO纳米线在水热生长历程中只能横向生长，并把电极连接起来，以而形成ZnO纳米线探测器。通过对所制备的M结构纳米线探测器进行光谱响应和时间响应测试，发现探测器响应时间与纳米线的缺陷密切相关。2、采取介电泳的策略实现了ZnO纳米线在不同形状的金属电极上的定向排列。探讨发现，在高频电场作用下ZnO纳米线一般都沿着电场力的方向进行排列，而且通过转变纳米线的浓度，可以制约电极间纳米线的数量。3、在光刻好的梳状Au电极上通过介电泳的策略制备出水平结构ZnO纳米线的M紫外探测器。由于Ag纳米粒子的修饰增大了ZnO纳米线表面的空间电荷区，以而提升了光生电子和空穴的分离效率。由此，通过对纳米线进行Ag修饰导致ZnO纳米线的响应度提升了大约两个量级,同时ZnO紫外探测器的响应时间也缩短了。关键词：ZnO纳米线论文侧向生长论文电泳力论文ZnO紫外探测器论文Ag修饰论文

摘要5-7

Abstract7-11

第1章 绪论11-22

1.1 氧化锌材料介绍11-13

1.2 ZnO 纳米器件的探讨概况13-21

1.2.1 ZnO 纳米材料在发光器件中的运用13-15

1.2.2 ZnO 纳米材料在太阳能电池中的运用15-16

1.2.3 ZnO 纳米材料在紫外激光器中的运用16-19

1.2.4 ZnO 纳米材料在探测器中的运用19-21

1.3 本论文的主要内容21-22

第2章 ZnO 纳米材料的制备及表征策略22-32

2.1 ZnO 纳米材料的制备策略综述22-26

2.1.1 化学气相沉积法22-23

2.1.2 水热策略23-24

2.1.3 电化学沉积法24-25

2.1.4 磁控溅射 ZnO 薄膜25-26

2.2 ZnO 纳米材料表征和测试手段26-31

2.2.1 扫描电子显微镜（SEM）及能谱浅析仪（EDS）27-28

2.2.2 透射电子显微镜（TEM）28-29

2.2.3 X 射线衍射（XRD）29-30

2.2.4 光致发光（PL）测试30-31

2.3 本章小结31-32

第3章 侧向生长 ZnO 纳米线紫外探测器的探讨32-41

3.1 光刻技术33-35

3.2 侧向生长 ZnO 纳米线探测器的制备35-37

3.3 侧向生长 ZnO 纳米线探测器电学性质的表征37-39

3.4 本章小结39-41

第4章 电泳力作用 ZnO 纳米线排列及制备器件性能探讨41-51

4.1 介电泳策略的介绍以及进展历程41-42

4.2 电泳力排列 ZnO 纳米线42-46

4.2.1 长 ZnO 纳米线的生长42-44

4.2.2 采取介电泳的策略排列 ZnO 纳米线44-46

4.3 电泳力制备 ZnO 纳米线紫外探测器性能探讨及改善46-49

4.3.1 制备 ZnO 纳米线探测器的实验历程46-47

4.3.2 制备 ZnO 纳米线探测器的性能测试47-48

4.3.3 银颗粒对 ZnO 纳米线紫外探测器性能的影响48-49

4.4 本章小结49-51

第5章 结论与展望51-53

5.1 结论51-52

5.2 展望52-53