【摘要】：ZnO是一種六方晶體結(jié)構(gòu)的直接帶隙的半導體材料(禁帶寬度為3.37 eV),具有缺陷密度低、環(huán)保、原材料分布廣泛、抗輻射能力強、可在低溫環(huán)境下外延生長等優(yōu)點。并且通過調(diào)節(jié)Mg元素摻雜量,ZnO基薄膜材料的禁帶寬度可在3.37 eV~7.80 eV范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。因此,這種優(yōu)良的紫外光電材料受到了人們的廣泛關注。本論文主要利用射頻磁控濺射技術來制備ZnO基薄膜,并通過光刻工藝制備成金屬-半導體-金屬(MSM)結(jié)構(gòu)的ZnO基紫外光電探測器。主要研究了ZnO基薄膜的結(jié)晶性及光學性能;并基于金屬局域表面等離子激元理論,提升ZnO基薄膜的光學吸收和探測器的響應度,從而制備高性能紫外光電探測器。所做的工作如下:1.研究了包埋Pt納米粒子對紫外探測器響應性能的影響。結(jié)果表明,包埋Pt納米粒子可以明顯提高探測器響應度,且響應度值跟著Pt納米粒子在薄膜中包埋深度增加然后逐漸上升。2.通過在MSM型ZnO紫外光電探測器中包埋不同深度的Pt納米粒子,結(jié)合改變包埋深度和入射光方向這兩個因素來達到調(diào)控響應度的目標。3.制備了Pt/ZnO多層薄膜結(jié)構(gòu)的紫外探測器。實驗結(jié)果表明,薄膜包埋適量Pt納米粒子層可以極大提高器件的響應性能。4.使用Pt納米粒子表面修飾MgZnO紫外探測器,實驗結(jié)果顯示Pt納米粒子可以顯著提高探測器的響應性能,隨著Pt納米粒子濺射時間的增長,器件的響應度先上升后下降。
[Abstract]:ZnO is a hexagonal crystal structure with direct band gap semiconductor material (band gap 3.37 eV),) with the advantages of low defect density, environmental protection, wide distribution of raw materials, strong radiation resistance, and can be epitaxially grown at low temperature. By adjusting the doping amount of Mg, the bandgap of ZnO based thin films can be continuously adjusted in the range of 3.37 eV~7.80 eV. Therefore, this kind of excellent ultraviolet photoelectric material has been paid more and more attention. In this thesis, ZnO based thin films were prepared by RF magnetron sputtering, and ZnO based UV photodetectors with metal-semiconductor metal (MSM) structure were fabricated by photolithography. The crystallization and optical properties of ZnO based thin films were studied, and the optical absorption and the responsivity of ZnO based thin films were improved based on the metal local surface plasmon theory, thus the high performance UV photodetectors were fabricated. The work done is as follows: 1. The effect of embedded Pt nanoparticles on the response performance of UV detector was studied. The results show that the embedded Pt nanoparticles can obviously improve the detector responsivity, and the responsivity increases gradually with the increase of the embedded depth of Pt nanoparticles in the films. 2. By embedding Pt nanoparticles of different depths in MSM type ZnO photodetectors, and combining the two factors of changing the embedding depth and the direction of incident light, the target of adjusting the responsivity is achieved. UV detectors with Pt/ZnO multilayer structure were prepared. The experimental results show that the appropriate amount of Pt nanoparticles embedded in the film can greatly improve the response performance of the device. 4. Pt nanoparticles were used to modify MgZnO UV detectors. The experimental results show that Pt nanoparticles can significantly improve the response performance of the detectors. With the increase of the sputtering time of Pt nanoparticles, the responsivity of the devices increases first and then decreases.
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN23;TQ132.41

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本文編號：2374159