氮化硼纳米膜的深紫外敏感特性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JK0803_zhouli
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紫外(UV)辐射是指波长为10~400nm的电磁辐射。一般划分为以下几个区域:UVA(320至400 nm)、UVB(280至320 nm)、UVC(100至280 nm)和EUV(10至120 nm)。但由于大气和臭氧层吸收了大部分UVB、UVC、UVE区域的紫外辐射,所以波长小于280nm的深紫外辐射无法到达大气表面。因此,波长为200~280nm的区域通常被称为日盲区。同时,在过去的几十年里,半导体行业发展迅猛,使得深紫外探测工作从中受益。已被广泛应用于深紫外探测的宽禁带半导体材料主要有:Ga2O3、MgxZn1-xO、Al N、金刚石等,基于BN材料的深紫外探测相对来说较少。相比于其他半导体,BN纳米材料禁带宽度较大,约为5~6 e V,为超宽带隙半导体。因此,可以达到更低的检测限。而且,氮化硼纳米管(BNNT)不易被氧化,有着良好的化学稳定性、高温稳定性、机械性能,使得其成为深紫外探测的非常有前景的材料。本文通过机械球磨辅助退火法制备了质量较好的BNNT,分别使用喷涂、直接剥离、抽滤法三种方法获得了BNNT薄膜。通过实验得知直接剥离法最为简单并且易于与衬底结合。利用Material Studio软件完成了BNNT的能带特性仿真,仿真结果证明BNNT是良好的紫外吸收材料,其带隙对应于深紫外波段,同时UV-Vis吸收光谱也很好地证明了这一点。采用激光加工技术完成掩膜板的制作,并且通过磁控溅射镀膜设备完成叉指电极的生长,最后成功制作了基于BNNT的MSM(金属-半导体-金属)结构的深紫外光电探测器。通过测试得知最优的金属电极厚度为504(?)。此外对比了Au/Ni复合材料作为电极材料与Au分别作为电极时器件的探测性能,发现Au/Ni的响应特性强于Au。同时,为了进一步提高器件的探测性能,对Au/Ni作为电极的器件进行了退火处理,通过测试结果得知,当退火温度为500℃时,器件的性能有了较大提升,暗电流下降为3.227 p A,开关比由未退火之前的381倍增大至887倍,响应度也增加至2.863μA/W。
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