一維ZnO納米結(jié)構(gòu)的光電特性及表面改性研究.pdf

1、ZnO是一種寬禁帶半導(dǎo)體(禁帶寬度為3.37eV),激子束縛能高達(dá)60meV,在許多領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用價(jià)值,尤其在電子學(xué),光學(xué),光電,壓電,傳感器,激光和發(fā)光二極管上有重要的應(yīng)用。而一維ZnO納米線具有其它塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等,這些優(yōu)異的性能使一維ZnO納米線廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管,場效應(yīng)晶體管,化學(xué)/氣體傳感器,光電檢測器等。
　　盡管一維ZnO納米線在紫外光電器件中展現(xiàn)出許多優(yōu)異的性能,人們

2、對基于半導(dǎo)體納米線肖特基勢壘的一維光檢測器件的性能也開展了許多研究工作,取得長足的進(jìn)展,但仍然存在一些問題。
　　對于一維ZnO紫外光電器件來說,靈敏度以及回復(fù)時(shí)間是衡量器件性能的關(guān)鍵參數(shù),如何得到更高的靈敏度以及更快的回復(fù)是研究人員一直關(guān)注的。經(jīng)研究表明,一維ZnO納米線的表面態(tài)決定了其紫外光電器件的性能,而對其進(jìn)行表面改性是一種有效調(diào)控表面態(tài)的手段。改性有表面等離子體處理,改變接觸類型以及自組裝分子層等方法。表面等離子體處理是

3、一種有效調(diào)控表面態(tài)的方法,但是其往往應(yīng)用在薄膜或其它塊狀材料,而對一維納米材料的紫外光電性能影響缺乏研究;自組裝的分子層能夠通過物理或化學(xué)作用復(fù)合在納米線表面,進(jìn)而調(diào)控納米材料的表面態(tài),改善納米器件的性能。在肖特基型接觸的器件中,具體改性對肖特基勢壘的影響是怎樣的,往往缺乏研究。
　　在本論文中,我們使用兩種改性方法(分別為等離子體處理和自組裝分子層修飾)來調(diào)控器件的表面態(tài),進(jìn)而改善器件的紫外光電性能。
　　第二章中通過VL

4、S催化生長法制備了ZnO納米線,并運(yùn)用SEM、TEM(HRTEM)、XRD、XPS等表征手段對其形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。隨后運(yùn)用交流電電場組裝的方法制備了單根ZnO納米線器件。
　　第三章中對上一章制備的器件進(jìn)行了I-V測試,表明形成的是背靠背的肖特基接觸,電流受反向肖特基勢壘的反向電流控制。探索了不同光照時(shí)間對光電流的影響,以及不同光照強(qiáng)度對器件光電性能的影響,并對此進(jìn)行了分析。氧等離子體處理使ZnO納米線的表面態(tài)發(fā)生了很大的變化

5、,導(dǎo)致其紫外光檢測性能大大提高,回復(fù)時(shí)間由3.3s縮短到了0.7s。我們認(rèn)為經(jīng)過氧等離子體刻蝕后器件表面和氧有關(guān)的表面態(tài)變得豐富了。另外做了對照實(shí)驗(yàn),將另一器件通過惰性氣體 Ar的等離子體處理,并對結(jié)果進(jìn)行了討論。值得注意的是,經(jīng)氧等離子體處理后的樣品具有豐富的表面態(tài),可以進(jìn)一步提高氣體傳感器的性能。
　　第四章中用兩種自組裝分子層對氧化鋅納米線進(jìn)行改性,探索改性后對其電學(xué)輸運(yùn)性質(zhì)的影響,計(jì)算改性對肖特基勢壘的影響,我們認(rèn)為改性劑