柔性紫外光電探測器由于其具有可彎曲、輕便、易攜帶等特性成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。氧化鋅（ZnO）基薄膜材料具備半導(dǎo)體性能、光激發(fā)、壓電三大特性,它們之間的耦合作用就是壓光電效應(yīng)。本文圍繞在PET襯底上構(gòu)建柔性的ZnO紫外光電探測器展開,對薄膜制備,器件構(gòu)建、性能調(diào)控做了細(xì)致的研究,并且成功分析了具有更大禁帶寬度的Mg_0.2Zn_0.8O柔性探測器的性能調(diào)控規(guī)律。系統(tǒng)地分析了雙層膜異質(zhì)結(jié)與金半接觸肖特基結(jié)共同作用下的壓電極化電荷對器件載流子運(yùn)輸行為的調(diào)控機(jī)理。通過以上研究,更加深入的理解壓光電效應(yīng)在紫外光電探測器的作用機(jī)理,促進(jìn)ZnO基器件性能的提升。主要研究成果如下:（1）首次對構(gòu)建在柔性PET襯底上的ZnO薄膜探測器進(jìn)行了重復(fù)性的研究,拉伸還原往復(fù)100次之后的響應(yīng)度與初始狀態(tài)響應(yīng)度只偏差千分之一。并且通過拉伸應(yīng)變引誘的負(fù)壓電極化電荷提高探測器金半接觸界面耗盡層寬度,在10 V偏壓下,10.99%的拉伸應(yīng)變使器件的響應(yīng)度提高了320%。并通過三組偏壓研究了不同濺射功率下探測器的性能。（2）針對半導(dǎo)體薄膜c軸取向的不確定性,制備了兩組柔性Mg

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO晶體的原子結(jié)構(gòu)模型

第1章緒論4的性能[15]。接下來分析光電探測器在壓光電效應(yīng)得具體應(yīng)用實(shí)例，當(dāng)具有較大值的功函數(shù)的金屬與電子親合能較小的半導(dǎo)體接觸時(shí)，肖特基勢壘在兩物質(zhì)界面處形成，當(dāng)此器件被外加應(yīng)力施加之后，負(fù)壓電極化電荷產(chǎn)生于界面半導(dǎo)體一側(cè)將會使得肖特基勢壘高度，耗盡層寬度也會增加，隨之為界面處光生載流子的分離起到促進(jìn)作用。相反界面處正的壓電極化電荷會降低肖特基勢壘高度，耗盡層變窄，光照條件下光生載流子得分離受到抑制，進(jìn)而使得器件在光照條件下光電流減小，基于以上特性，越來越多的研究者將壓光電效應(yīng)應(yīng)用到柔性探測器件中[16-19]。1.3柔性ZnO基紫外光電探測器的研究現(xiàn)狀2012年中國臺灣的Ruey-ChiWang小組構(gòu)建了可以利用應(yīng)變提高光響應(yīng)的大面積的Al摻雜的ZnO納米線光電探測器[17]，如圖1.2所示。該探測器是通過直接生長沿著電極水平的單晶Al摻雜ZnO納米線在柔性的二氧化硅/剛化襯底，目的是加強(qiáng)載流子在納米線和電極之間的運(yùn)輸。器件顯示了優(yōu)良的性能，如高的紫外可見抑制比和在較低的偏壓下也能擁有高的響應(yīng)度。最重要的是在1V偏壓下，拉伸應(yīng)變從0到5.6%時(shí)，響應(yīng)度持續(xù)增加從1.7A/W增加到了3.8A/W。圖1.2(a)Al摻雜的ZnO納米線光電探測器掃描電鏡圖譜；（b）納米線連接Au電極作為橋梁的掃描電鏡圖譜；(c)器件在不同應(yīng)變條件下的I-V曲線圖譜；（d）探測器的響應(yīng)度與外加應(yīng)變變化圖。

第1章緒論52013年王中林院士團(tuán)隊(duì)通過兩步水熱法成功制備了在碳纖維上制備了枝狀ZnO-CdS納米線序列，進(jìn)而在柔性襯底上構(gòu)建了柔性探測器[19]。如圖1.3所示，該器件在-0.36%壓縮應(yīng)變下，響應(yīng)度增加了超過百分之六十，這是由于壓電誘導(dǎo)極化電荷，調(diào)節(jié)ZnO-CdS界面的肖特基勢壘高度，使得光電器件性能達(dá)到最優(yōu)化。1.3(a)構(gòu)建的單個(gè)CF/ZnO-CdS線基光電探測器原理圖；(b)在2V偏壓下在不同應(yīng)變下的響應(yīng)度的圖譜，其中R0表示在無應(yīng)變下的響應(yīng)度。2014年ZhaonaWang小組利用在n型ZnO層的壓電誘導(dǎo)極化電荷來調(diào)節(jié)p型Si層的光電激發(fā)過程，因此使p-Si/n-ZnO納米線異質(zhì)結(jié)光電探測器性能得到最優(yōu)化[18]。通過調(diào)控載流子在p-Si/ZnO界面的運(yùn)輸過程，當(dāng)施加0.10‰的壓縮應(yīng)變后，響應(yīng)度增加了177%，如圖1.4所示。圖1.4(a)p-Si/n-ZnO納米線異質(zhì)結(jié)光電探測器的原理圖；(b)光照條件下，2V偏壓下的器件響應(yīng)度數(shù)值隨應(yīng)變變化圖譜2015年北京納米能源與納米系統(tǒng)研究所XunHan團(tuán)隊(duì)報(bào)道了基于壓光電效應(yīng)納米線序列增強(qiáng)增強(qiáng)紫外光電探測器靈敏性的研究[16]，圖1.4所示。通過引入壓電光電效應(yīng)，應(yīng)變誘發(fā)的壓電極化電荷有效地提高了紫外光電探測器的性能，其中光響應(yīng)度提高了700%，靈敏度提高了600%，探測極限提高了280%。


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