本文關(guān)鍵詞： ZnO納米帶、肖特基勢(shì)壘 電流輸運(yùn)特性 雙向輸運(yùn)特性　出處：《河南大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：一維結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體材料由于其潛在眾多的應(yīng)用,如:紫外激光器,光敏二極管,氣敏傳感器和紫外光探測(cè)器等,以及其作為構(gòu)筑光電器件的結(jié)構(gòu)單元受到越來(lái)越多的研究者的關(guān)注。ZnO是一種典型的n型寬禁帶半導(dǎo)體,由于其具有寬禁帶(3.37 eV)和大的激子結(jié)合能(60 meV),成本低廉,強(qiáng)的耐輻射性和易于制造等優(yōu)點(diǎn)成為一維半導(dǎo)體材料領(lǐng)域最優(yōu)異的材料之一。在構(gòu)筑器件時(shí),一維ZnO納米材料不可避免地要與金屬電極接觸。n型的ZnO與高功函數(shù)的金屬(如Au、Pt等)接觸時(shí),易于形成肖特基接觸。研究發(fā)現(xiàn),肖特基接觸勢(shì)壘對(duì)諸多器件(如紫外光探測(cè)器、氣敏傳感器等)的性能有很大的影響。關(guān)于外加偏壓對(duì)肖特基勢(shì)壘的影響以及肖特基勢(shì)壘的雙向電學(xué)輸運(yùn)特性的研究鮮有報(bào)道。由于肖特基勢(shì)壘具有很好的高頻特性,并且肖特基二極管相對(duì)于pn結(jié)有較低的開(kāi)啟電壓,因此基于肖特基勢(shì)壘雙向輸運(yùn)特性發(fā)展新型的放大、邏輯器件具有重要的應(yīng)用前景和意義。基于課題組在該方面的研究,在本論文中,我們研究了在兩電極和三電極情況下的I-V曲線。發(fā)現(xiàn),在三電極測(cè)試時(shí),中間電極與納米線形成的肖特基勢(shì)壘高度有所增加。我們對(duì)勢(shì)壘高度增加的原因進(jìn)行了分析。最后,我們利用導(dǎo)電原子力顯微鏡的探針替代中間電極,重新進(jìn)行了測(cè)試。發(fā)現(xiàn)在這種條件下,肖特基勢(shì)壘要做雙向的電輸運(yùn)。我們研究了肖特基勢(shì)壘的雙向輸運(yùn)特性,并基于該特性提出了一種新型的電子器件。具體的研究工作包括以下幾個(gè)部分:首先在第二章中:我們采用ZnO粉末和活性炭粉末做原料,利用化學(xué)氣相沉積chemical vapor deposition(CVD)方法制備出了ZnO納米帶,并對(duì)上述合成的ZnO納米帶進(jìn)行了X射線衍射譜、紫外可見(jiàn)吸收光譜、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等一系列表征,證明我們所制備的納米帶具有良好的結(jié)晶性并且缺陷較少。利用交流電介電泳組裝(電場(chǎng)組裝)的方法實(shí)現(xiàn)了單根ZnO納米帶三電極器件的構(gòu)筑。通過(guò)I-V曲線,我們得知ZnO納米帶與三個(gè)電極都形成了良好的肖特基接觸。在成功構(gòu)筑器件的基礎(chǔ)上,在第三章中,我們通過(guò)兩電極和三電極I-V曲線的比較,發(fā)現(xiàn)在三電極測(cè)試的模式下,ZnO納米帶與金電極接觸形成的的肖特基勢(shì)壘高度有所增加,并研究了勢(shì)壘高度增加的原因。我們認(rèn)為在三電極測(cè)試時(shí),由于肖特基勢(shì)壘需要進(jìn)行雙向電流輸運(yùn),隨著反向偏壓的增加,肖特基勢(shì)壘的有效接觸長(zhǎng)度變大,耗盡區(qū)的內(nèi)建電場(chǎng)增強(qiáng),導(dǎo)致肖特基勢(shì)壘高度增加。在第四章中,我們利用導(dǎo)電原子力顯微鏡的探針取代器件的中間電極,重新進(jìn)行了測(cè)試。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析,我們發(fā)現(xiàn),原子力顯微鏡探針構(gòu)成的中間電極處盡能形成一個(gè)勢(shì)壘。同時(shí),由于原子力探針與納米帶的接觸面積較小、施加的力較小,所測(cè)得的電流較小,且只有電極2的電流,不能進(jìn)行勢(shì)壘高度的計(jì)算。但是,電流的變化率達(dá)到了168%,高于微電極的60%。這主要?dú)w因于勢(shì)壘耗盡區(qū)的變化比微電極更大。
[Abstract]:One dimensional structure of oxide semiconductor materials because of its potential applications, such as: many of the UV laser, photosensitive diode, gas sensor and UV detector, and its structure as a structural unit of optoelectronic devices has attracted more and more researchers' attention to.ZnO is a typical n type wide bandgap semiconductor, because of its wide band gap (3.37 eV) and large exciton binding energy (60 meV), low cost, strong radiation resistance and easy manufacturing has become one of the most excellent materials in the field of one-dimensional semiconductor material. In the construction of the device, one dimensional ZnO nano materials will inevitably have to contact.N and metal electrode ZnO with high work function the metal (such as Au, Pt etc.) contact, easy to form a Schottky contact. The study found that the Schottky barrier height on many devices (such as UV detectors, gas sensors and so on) the performance has a great influence. With the bidirectional electrical effect of bias on the Schottky barrier and Schottky barrier transmission there are few reports on transport properties. Due to the Schottky barrier has excellent high frequency performance, and compared with the Schottky diode low turn-on voltage of PN junction, so to double Schottky barrier transport development model based on the amplification, has important application prospect and significance the logical device. The research of this aspect in the research group based in this paper, we study the I-V curve in the two and three electrodes. The case found in the three electrode test, Schottky barrier intermediate electrode and nanowire formation is highly increased. The reason why we highly increase on the barrier is analyzed finally, we use conductive AFM probe instead of the intermediate electrode, re tested. In this condition, the Schottky barrier to do two-way Electrical transport. We study the two-way Schottky barrier properties, and based on the characteristics of a new type of electronic device. The research work includes the following parts: first, in the second chapter: we use ZnO powder and activated carbon powder as the raw material, chemical vapor deposition by chemical deposition gas (CVD) method to fabricate ZnO nanobelts, and the synthesis of ZnO nanobelts were characterized by X ray diffraction spectroscopy, UV Vis spectroscopy, field emission scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and a series of characterization, we proved that the prepared nano belt has good crystallinity and less defects. Using the assembly AC dielectrophoresis (electric field assembly) to build a method to realize the single nano ZnO three electrode devices. Through the I-V curve, we learned that ZnO nanobelts and three electrodes are formed good Schottky barrier contact. Based on the successful construction of the device, in the third chapter, we compare two electrodes and three electrodes of I-V curve, found in the three electrode test mode, ZnO nano belt and gold electrode contact forming a Schottky barrier height increase, and study the reason of barrier height increases. We believe that in the three electrode during the test, because the Schottky barrier need to transport a bidirectional current, with the increase of reverse bias, the effective contact length of Schottky barrier becomes large, the depletion region of the built-in electric field enhancement, leading to the Schottky barrier height increases. In the fourth chapter, we use conductive AFM probe to replace the intermediate electrode device, re test. Through the analysis of the data we found that the intermediate electrode atomic force microscope probe which can form as a barrier. At the same time, because the atomic force probe and nano contact zone The area is smaller, the applied force is smaller, the current measured is smaller, and only the current of electrode 2 can not carry out the calculation of barrier height. However, the change rate of current reaches 168%, which is higher than that of microelectrode 60%., which is mainly attributed to the change of barrier depletion area larger than that of microelectrode.

【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN311.7

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本文編號(hào)：1552730