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(chǎng)效應(yīng)晶體管,化學(xué)/氣體傳感器,光電檢測(cè)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(duì)基于半導(dǎo)體納米線肖特基勢(shì)壘的一維光檢測(cè)器件的性能也開(kāi)展了許多研究工作,取得長(zhǎng)足的進(jìn)展,但仍然存在一些問(wèn)題。
　　對(duì)于一維ZnO紫外光電器件來(lái)說(shuō),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(duì)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(duì)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(guò)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(duì)肖特基勢(shì)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(lái)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(guò)VL

4、S催化生長(zhǎng)法制備了ZnO納米線,并運(yùn)用SEM、TEM(HRTEM)、XRD、XPS等表征手段對(duì)其形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。隨后運(yùn)用交流電電場(chǎng)組裝的方法制備了單根ZnO納米線器件。
　　第三章中對(duì)上一章制備的器件進(jìn)行了I-V測(cè)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(shì)壘的反向電流控制。探索了不同光照時(shí)間對(duì)光電流的影響,以及不同光照強(qiáng)度對(duì)器件光電性能的影響,并對(duì)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(cè)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(guò)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(duì)照實(shí)驗(yàn),將另一器件通過(guò)惰性氣體 Ar的等離子體處理,并對(duì)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(duì)氧化鋅納米線進(jìn)行改性,探索改性后對(duì)其電學(xué)輸運(yùn)性質(zhì)的影響,計(jì)算改性對(duì)肖特基勢(shì)壘的影響,我們認(rèn)為改性劑