發(fā)布時(shí)間：2021-06-08 11:52

　　文章以Ga/Ga₂O₃為摻雜源,通過化學(xué)氣相沉積法（chemical vapor deposition,CVD）實(shí)現(xiàn)了ZnTe:Ga納米線的合成,利用X射線衍射（X-ray diffraction,XRD）儀、掃描電子顯微鏡（scanning electron microscopy,SEM）儀、透射電子顯微鏡（transmission electron microscopy,TEM）、光電子能譜（X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）等表征其形貌、結(jié)構(gòu)與成分,并構(gòu)建了基于其的底柵場(chǎng)效應(yīng)器件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,產(chǎn)物納米線具有較為明顯的p型半導(dǎo)體特性,電導(dǎo)率為2.55S/cm,空穴遷移率為1.33cm²/（V·s）。經(jīng)過光刻與刻蝕工藝制備了p-ZnTe:Ga與n-Si構(gòu)成的p-n異質(zhì)結(jié),測(cè)試發(fā)現(xiàn)制備的p-n異質(zhì)結(jié)具有明顯的整流特性,正向開啟電壓約為1.2V,在±2V時(shí)整流比約為500,在-2V偏壓時(shí),器件在光的照射下光電流顯著增加,響應(yīng)度R為6.51×10³ A/W,比探... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017,40(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖２單根ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線的底柵場(chǎng)效應(yīng)管器件示意圖和各特性曲線

單根ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線底柵場(chǎng)效應(yīng)管的轉(zhuǎn)移特性曲線如圖２ｄ所示，該特性曲線是以柵電壓為橫坐標(biāo)，以源漏電流為縱坐標(biāo)。由圖２ｄ中可以看出，在－５Ｖ的恒定源漏電壓下，隨著柵極電壓的增加，源漏電流逐漸減小，體現(xiàn)出了柵極電壓對(duì)源漏電流的控制能力；結(jié)果與圖２ｃ所示的器件輸出特性曲線一致，也說明了合成的ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線是ｐ型的。載流子的遷移率和空穴濃度的計(jì)算公式［１５］為：μｈ＝ｇｍｌｎ（４ｈ／ｄ）Ｌ２πε０εＳｉＯ２Ｖｄｓ（４）ｎｈ＝σｑμｈ（５）其中，ｇｍ為該場(chǎng)效應(yīng)器件的跨導(dǎo)（取線性區(qū)域），ｇｍ＝ｄＩｄｓ／ｄＶｇｓ；εＳｉＯ２、Ｌ、ｈ、ｄ、分別為ＳｉＯ２的介電常數(shù)（３．９）、源漏電極之間的溝道寬度（１５μｍ）、底柵器件中絕緣層的厚度（３００ｎｍ）、納米線的直徑（１５０ｎｍ）。由（４）式、（５）式可以推導(dǎo)出ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線的空穴遷移率為１．３３ｃｍ２／（Ｖ·ｓ），空穴濃度為１．１９×１０１９ｃｍ－３。２．３ＺｎＴｅ：Ｇａ／Ｓｉｐ－ｎ異質(zhì)結(jié)的制備與研究ｐ－ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線與ｎ－Ｓｉ的ｐ－ｎ異質(zhì)結(jié)器件制備流程示意圖如圖３所示。圖３ＺｎＴｅ：Ｇａ／Ｓｉｐ－ｎ異質(zhì)結(jié)器件制備流程示意圖ＺｎＴｅ：Ｇａ／Ｓｉｐ－ｎ異質(zhì)結(jié)器件的ＳＥＭ圖如圖４ａ所示。ｐ－ｎ結(jié)分別在黑暗和綠光照射（波長(zhǎng)為５３０ｎｍ，光強(qiáng)度為５．１ｍＷ／ｃｍ２）下的Ｉ－Ｖ特性曲線如圖４ｂ所示，插圖是暗電流所對(duì)應(yīng)的半對(duì)數(shù)

光電子器件領(lǐng)域擁有很好的應(yīng)用前景。為了更好地理解基于ｐ型ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線與ｎ型Ｓｉ異質(zhì)結(jié)光電探測(cè)器的工作機(jī)制，作異質(zhì)結(jié)在反向偏壓下的能帶圖，如圖５所示。當(dāng)ｐ型ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線與ｎ型Ｓｉ這２種導(dǎo)電類型相反的半導(dǎo)體材料接觸形成ｐｎ結(jié)時(shí)，由于兩者能級(jí)水平的差異，ｐ型ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線與ｎ型Ｓｉ的表面形成勢(shì)壘。部分ｎ型Ｓｉ的電子將會(huì)向ｐ型ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線方向移動(dòng)，而ｐ型ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線的空穴將會(huì)向ｎ型Ｓｉ的方向移動(dòng)，形成空間電荷區(qū)，產(chǎn)生了從ｎ－Ｓｉ指向ｐ型ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線的內(nèi)建電場(chǎng)（Ｖｂｉ）；加上反向偏壓時(shí)，空間電荷區(qū)更寬，內(nèi)建電場(chǎng)變大（Ｖｂｉ＋ＶＲ）。在光（５３０ｎｍ）照射下，產(chǎn)生大量的電子空穴對(duì)，在強(qiáng)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，ｐ區(qū)的少數(shù)載流子電子被吸引到ｎ區(qū)，同樣的，ｎ區(qū)的少數(shù)載流子空穴被吸引到ｐ區(qū)，這些少數(shù)載流子迅速地移動(dòng)，被兩端的電極收集，從而在電路中產(chǎn)生光電流；當(dāng)光斷開后，由于光照產(chǎn)生的少數(shù)載流子迅速減少，因此光電流也迅速減少。這種機(jī)制使得異質(zhì)結(jié)在光電探測(cè)方面具有不可估量的潛力。圖５ＺｎＴｅ：Ｇａ／Ｓｉｐ－ｎ異質(zhì)結(jié)在反向偏壓下的能帶圖３結(jié)論通過ＣＶＤ方法使用Ｇａ／Ｇａ２Ｏ３粉末作為摻雜源在蒸金Ｓｉ片上合成了直徑約為１５０ｎｍ、長(zhǎng)度可達(dá)１００μｍ的ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線，所合成的納米線是單晶的面心立方結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)方向沿著（１１１）方向。電學(xué)測(cè)試表明ＺｎＴｅ：Ｇａ納米線為ｐ型電導(dǎo)，電導(dǎo)率為


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