一維ZnO納米結構的光電特性及表面改性研究.pdf

1、ZnO是一種寬禁帶半導體(禁帶寬度為3.37eV),激子束縛能高達60meV,在許多領域都有潛在的應用價值,尤其在電子學,光學,光電,壓電,傳感器,激光和發(fā)光二極管上有重要的應用。而一維ZnO納米線具有其它塊狀材料所不具備的表面效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等,這些優(yōu)異的性能使一維ZnO納米線廣泛應用于發(fā)光二極管,場效應晶體管,化學/氣體傳感器,光電檢測器等。
　　盡管一維ZnO納米線在紫外光電器件中展現出許多優(yōu)異的性能,人們

2、對基于半導體納米線肖特基勢壘的一維光檢測器件的性能也開展了許多研究工作,取得長足的進展,但仍然存在一些問題。
　　對于一維ZnO紫外光電器件來說,靈敏度以及回復時間是衡量器件性能的關鍵參數,如何得到更高的靈敏度以及更快的回復是研究人員一直關注的。經研究表明,一維ZnO納米線的表面態(tài)決定了其紫外光電器件的性能,而對其進行表面改性是一種有效調控表面態(tài)的手段。改性有表面等離子體處理,改變接觸類型以及自組裝分子層等方法。表面等離子體處理是

3、一種有效調控表面態(tài)的方法,但是其往往應用在薄膜或其它塊狀材料,而對一維納米材料的紫外光電性能影響缺乏研究;自組裝的分子層能夠通過物理或化學作用復合在納米線表面,進而調控納米材料的表面態(tài),改善納米器件的性能。在肖特基型接觸的器件中,具體改性對肖特基勢壘的影響是怎樣的,往往缺乏研究。
　　在本論文中,我們使用兩種改性方法(分別為等離子體處理和自組裝分子層修飾)來調控器件的表面態(tài),進而改善器件的紫外光電性能。
　　第二章中通過VL

4、S催化生長法制備了ZnO納米線,并運用SEM、TEM(HRTEM)、XRD、XPS等表征手段對其形貌和結構進行了表征。隨后運用交流電電場組裝的方法制備了單根ZnO納米線器件。
　　第三章中對上一章制備的器件進行了I-V測試,表明形成的是背靠背的肖特基接觸,電流受反向肖特基勢壘的反向電流控制。探索了不同光照時間對光電流的影響,以及不同光照強度對器件光電性能的影響,并對此進行了分析。氧等離子體處理使ZnO納米線的表面態(tài)發(fā)生了很大的變化

5、,導致其紫外光檢測性能大大提高,回復時間由3.3s縮短到了0.7s。我們認為經過氧等離子體刻蝕后器件表面和氧有關的表面態(tài)變得豐富了。另外做了對照實驗,將另一器件通過惰性氣體 Ar的等離子體處理,并對結果進行了討論。值得注意的是,經氧等離子體處理后的樣品具有豐富的表面態(tài),可以進一步提高氣體傳感器的性能。
　　第四章中用兩種自組裝分子層對氧化鋅納米線進行改性,探索改性后對其電學輸運性質的影響,計算改性對肖特基勢壘的影響,我們認為改性劑