【摘要】：ZnO作為重要的II-VI族直接寬禁帶半導體材料之一,由于其特殊的禁帶寬度的特性在許多領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展應用前景,例如環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療、生物、監(jiān)測、軍事通訊等方面有著成功的應用。不僅如此,ZnO具有其他許多優(yōu)勢,如原料獲得容易且價格低廉,制備方法多種多樣,具有良好的物理和化學穩(wěn)定性,載流子的遷移率高,抗輻射能力好,能夠在極端惡劣的條件也能保持良好的性能,并且對環(huán)境友好,相比于傳統(tǒng)的光電倍增管和硅基紫外光探測器,ZnO作為第三代紫外光電探測主要材料之一,由于其良好的性能及多方面的優(yōu)勢使其能夠有效地降低成本以及對貴重設備的依賴。為了獲得光響應好,響應速度快的紫外光電探測器,本文從材料形貌選取和結(jié)構(gòu)設計兩方面入手,以ZnO為主要材料構(gòu)建紫外光電探測器對其進行光電性能測試分析,通過水熱法制備得到了不同形貌的ZnO,并進一步制備ZnO薄膜。此外,通過在ZnO薄膜引入g-C_3N_4量子點(QDs)和還原氧化石墨烯(rGO)形成異質(zhì)結(jié)薄膜,在其異質(zhì)結(jié)薄膜表面通過熱蒸發(fā)制備電極,通過光電性能測試進一步研究其光電性能的變化,為進一步研究ZnO紫外光電探測器提供了實驗參考。本文創(chuàng)新點以及主要研究成果如下:1.通過旋涂的方法在以Al_2O_3為基底材料的叉指電極上制備了的不同形貌的納米ZnO薄膜,探索了不同形貌對ZnO光電性能的影響,得出了其不同形貌ZnO薄膜性能比較,其中ZnO納米線性能最好,其次為ZnO納米多孔球,而ZnO顆粒的性能最差。這主要是由于一維納米線具有大的比表面積,并且載流子遷移速度更快。2.通過旋涂的方法在以柔性PI為基底材料的叉指電極上制備了ZnO納米線薄膜,隨后通過數(shù)次滴加g-C_3N_4 QDs溶液以旋涂方式制備得到異質(zhì)結(jié)薄膜,最后通過熱蒸發(fā)在異質(zhì)結(jié)薄膜一側(cè)制備電極構(gòu)建了異質(zhì)結(jié)光電探測器,通過光電性能測試比較,相對于純ZnO納米線,光響應率提高了將近10倍,并且響應速度也得到了明顯提高,同時對于柔性器件也具有良好的性能穩(wěn)定性。3.通過旋涂的方法在以柔性PI為基底材料的叉指電極上制備了ZnO納米線薄膜,隨后通過數(shù)次滴加還原氧化石墨烯(rGO)溶液以旋涂方式制備得到異質(zhì)結(jié)薄膜,最后通過熱蒸發(fā)在異質(zhì)結(jié)薄膜一側(cè)制備電極構(gòu)建了異質(zhì)結(jié)光電探測器,通過光電性能測試比較,相對于純ZnO納米線,光響應率提高了將近4.5倍,并且響應速度也得到了大幅度的提高,同時對于柔性器件也具有良好的性能穩(wěn)定性。
【學位授予單位】：長春工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB33;TN23
【圖文】：

由于熱探測器在光照條件下的光響應速度緩慢并且對光譜無，擁有良好的光響應率以及在特定波段條件下的光電探測器成為紫擇條件[21]。由于光照引起的光電效應分為內(nèi)光電效應和外光電效主要分為：光伏型、光電導型、和光電子發(fā)射型探測器。探測器所根據(jù)的原理則為光生伏特效應，當一種半導體與另一種半接觸后，兩者之間會形成一個勢壘區(qū)，在一定波長的光照條件下，光生電子空穴對則會移動到勢壘區(qū)，會產(chǎn)生一個內(nèi)部光生電動勢探測器分為肖特基型、p-n／p-i-n 型、金屬一半導體-金屬型（M極管這幾種。型探測器是由半導體材料與一個肖特基接觸及一個歐姆接觸組成會形成一個肖特基勢壘，如圖 1-1 所示。其具有良好的整流特性，和金屬之間的功函數(shù)決定。半導體在一定波長的光照射下，半導體電子空穴對，在整流區(qū)域的作用下從而形成光電流，相比于金屬一測器，肖特基型探測器具有暗電流低、所需外部電壓低，光電流穩(wěn)

第 1 章 緒 論 所示。半導體材料由于 p-n 結(jié)而形成一個內(nèi)建電體材料中激發(fā)的光生電子空穴對在內(nèi)建電場作用n 區(qū)移動和 P 區(qū)移動，通過外循環(huán)電路形成光電流為了獲得更低的暗電流以及靈敏度高的紫外探測夠有效的提高器件的響應速度，人們通過在兩種層以有效的增大結(jié)區(qū)的寬度，這就是所謂的 p-引入高阻本征半導體層，但是由于 p-i-n 結(jié)型探工作原理是一樣的，因此會使得結(jié)電容變小，當結(jié)電容會進步下降，因此在高頻下 p-i-n 結(jié)型探得探測器只有不高的光響應電流，造成輸出信器都具有較低的暗電流、較高的響應速度、在 0

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本文編號：2738865