论文部分内容阅读
近年来,紫外光电探测器由于在天文学、环境监测、先进通信和辐射探测等领域的广泛应用,受到越来越多的关注。InGaO3(ZnO)n超晶格纳米材料因具有高载流子迁移率、高载流子分离效率、高透光率等特点成为极具潜力的新一代光电材料。然而,InGaO3(ZnO)n超晶格纳米材料的制备往往需要大型贵重设备,且制备工艺较为复杂。现阶段基于InGaO3(ZnO)n超晶格紫外探测器的研究主要集中在一维单根纳米线与二维非晶薄膜晶体管结构上,而更具工业运用前景的一维InGaO3(ZnO)n超晶格纳米线阵列的低成本大规模合成方法及其紫外探测性能的评估,目前还是空白。同时,二维InGaO3(ZnO)n超晶格薄膜的部分生长机理与器件结构的优化仍然需要进一步研究。因此,本文围绕一维/二维InGaO3(ZnO)n超晶格纳米材料的新合成方法、材料生长机理、紫外探测器件的制备与性能展开如下研究:(1)使用化学气相沉积(CVD)的方法制备ZnO纳米线阵列,在此基础上使用溶胶-凝胶法成功合成出一维InGaO3(ZnO)n超晶格纳米线阵列。通过改变前驱体浓度调整超晶格周期n值大小,并进行相关表征。(2)设计并制备顶底电极结构的一维InGaO3(ZnO)n超晶格纳米线阵列紫外探测器,讨论了PMMA牺牲层的填充、等离子体刻蚀、电极溅射等工艺的制备参数。通过紫外探测性能的测试,针对器件存在有效受光面积低、光电流传输不稳定等问题提出器件结构的优化方案。(3)通过改良器件结构,制备出新型MSM结构(金属-半导体-金属)一维InGaO3(ZnO)n超晶格纳米线阵列紫外探测器,器件表现出良好的测试稳定性与重复性,最大光电流为5.72μA,响应速度为0.25 s,优于相关同类材料器件。(4)设计并制备二维柔性InGaO3(ZnO)n超晶格纳米颗粒薄膜紫外探测器,讨论了溶液溶度、旋涂速度、旋涂次数等制备参数,在此基础上探究薄膜形貌、外置偏压、电极间距等参数对器件性能的影响。(5)使用射频磁控溅射(RFPVD)制备致密且具有择优取向的ZnO薄膜,使用溶胶-凝胶的方法制备二维多晶准定向InGaO3(ZnO)n超晶格薄膜,通过AFM与KPFM进行表征,探讨了薄膜的完整生长过程与机理。制备MSM结构二维薄膜紫外探测器件,研究不同生长阶段的紫外探测性能变化规律,并从薄膜形貌、表面电势、材料功函数等角度做出相应的解释。