氧化鋅（ZnO）是一種Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙n型半導(dǎo)體,室溫下禁帶寬度約3.37 eV,激子束縛能約60 meV,是短波光電器件的優(yōu)選材料。與體材料相比,ZnO微納米線具有更大的比表面積、表面態(tài)密度和載流子遷移率,在發(fā)光和紫外探測領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。但目前報道的多數(shù)ZnO納米線光電探測器存在量子效率低、光電響應(yīng)速度慢及器件制備復(fù)雜、陣列集成困難等問題。針對以上問題,本文作者開展了 ZnO微納米線的可控制備、異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑及不同類型的光電器件加工,進行器件性能調(diào)控和相關(guān)物理機制分析,并創(chuàng)新性地將ZnO納米線光電探測擴展到光電存儲領(lǐng)域。主要的研究成果如下:1.ZnO納米線的制備與光電性能研究采用化學(xué)氣相沉積（CVD）方法制備了 ZnO納米線,通過改變管內(nèi)壓強、氧氣流速等參數(shù)實現(xiàn)ZnO不同形貌結(jié)構(gòu)的調(diào)控;利用濕法轉(zhuǎn)移技術(shù),將ZnO納米線分散轉(zhuǎn)移到目標襯底上,通過優(yōu)化分散及轉(zhuǎn)移步驟實現(xiàn)高質(zhì)量的單根ZnO納米線晶體管的制備。該器件呈現(xiàn)典型的耗盡型n型半導(dǎo)體特征,實驗結(jié)果表明其電流開關(guān)比達1O4,遷移率約3535cmV-1s-1。單根ZnO納米線器件對355 nm紫外光的響應(yīng)度高達106A/W,證明其具有良好... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ＺｎＯ纖鋅礦結(jié)構(gòu)模型示意圖［１］??ＺｎＯ結(jié)構(gòu)中Ｚｎ２＋和０２＿相互交錯在（０００１）方向形成極性面，在生長過程中??

相關(guān)研究最多。??纖鋅礦結(jié)構(gòu)屬六方晶系，晶格常數(shù)分別為ａ＝３．２５Ａ，ｃ＝５．２?Ａ，?ｃ／ａ的比率約??為１．６，接近１．６３３的理想六邊形。如圖１．１所示，ＺｎＯ的晶胞是按照一個Ｚｎ??原子和四個０原子呈四面體排布，同樣每個０原子和四個Ｚｎ原子也是呈四面??體結(jié)構(gòu)排布。從［０００１］方向上觀察，Ｚｎ原子和０原子按照沿ｃ軸交替堆疊按??ＡＢＡＢＡＢ方式堆積起來的，因此ＺｎＯ包含了兩種極性面：Ｚｎ原子極性面（０００１）??和０原子極性面（０００１）。這種四面體結(jié)構(gòu)，使ＺｎＯ沿Ｃ軸方面呈現(xiàn)極化特性，??在壓電、極化等領(lǐng)域有著特殊的應(yīng)用。??＾?ｒ％?ｆ－??／ａ＼?ｒｒｉＴ?ｔｔ??Ｌ?＿?？你保．，??圖１．１?ＺｎＯ纖鋅礦結(jié)構(gòu)模型示意圖［１］??ＺｎＯ結(jié)構(gòu)中Ｚｎ２＋和０２＿相互交錯在（０００１）方向形成極性面，在生長過程中??兩個不同極性面ＺｎＯ生長速率差別較大，因此ＺｎＯ具有非常豐富的納米結(jié)構(gòu)，??包含：納米線［２－４］、納米帶［５］、納米梳［６

（Ｆ－Ｐ）微腔［２３］??他們采用了波長為２６６?ｎｍ，脈沖寬度３ｎｓ的四倍頻Ｎｄ：?ＹＡＧ激光器作為??激發(fā)光源，在室溫下進行激發(fā)，結(jié)果如圖１．３所示。從圖１．３ａ中可以看出：當(dāng)激??發(fā)功率提高到４０?ｋＷ／ｃｍ２時，ＺｎＯ納米線陣列的發(fā)光峰線寬低于０．３?ｎｍ，比自發(fā)??輻射光譜縮小了?５０多倍。激光產(chǎn)生效率的提高不僅得益于ＺｎＯ的寬禁帶和大的??激子結(jié)合能，還得益于一維材料的量子尺寸效應(yīng)。在ＺｎＯ納米線的兩端，藍寶??石和空氣構(gòu)成了?Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ?（Ｆ－Ｐ）微腔，光在納米線兩端進行多次震蕩，從而??實現(xiàn)了較高的光增益。??六方纖鋅礦的ＺｎＯ結(jié)構(gòu)自身具有光學(xué)諧振腔作用，是一種天然光波導(dǎo)。在??２００８年，徐春祥課題組［２４］在ＺｎＯ微米線中實現(xiàn)了回音壁（ＷＧＭ）微腔激光模??式，采用Ｎｄ：ＹＡＧ納秒激光器為激發(fā)光源，發(fā)光波長為３５５?ｎｍ，脈沖８ｎｍ，頻??率１０?Ｈｚ，能量為３５０?ｍＪ，以６０°的入射角激射ＺｎＯ微米線側(cè)面。光在六邊體??的ＺｎＯ微米線內(nèi)壁面形成多次全反射


本文編號：2896601