ZnO-ZnS納米線(xiàn)核殼結(jié)構(gòu)的制備及其紫外光檢測(cè)特性研究.pdf

1、由于ZnO納米線(xiàn)具有大的比表面積,從而產(chǎn)生了其塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀(guān)量子隧道效應(yīng)等,這些優(yōu)異的性能使ZnO納米線(xiàn)廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管,場(chǎng)效應(yīng)晶體管,化學(xué)/氣體傳感器,光電檢測(cè)器和平板顯示器等。
　　盡管一維納米光電子器件在紫外光電器件中展現(xiàn)出許多優(yōu)異的性能,人們對(duì)基于半導(dǎo)體納米線(xiàn)肖特基勢(shì)壘的一維光檢測(cè)器件的性能也開(kāi)展了許多研究工作,取得長(zhǎng)足的進(jìn)展,但仍然存在一些問(wèn)題。
　　首先,研究發(fā)現(xiàn)影響光檢測(cè)的主要

2、因素是肖特基勢(shì)壘,肖特基勢(shì)壘高度受到表面態(tài)的控制。但是由于ZnO納米線(xiàn)的表面態(tài)比較復(fù)雜,使得人們對(duì)其光電輸運(yùn)行為缺少有效的控制,這使器件的性能表現(xiàn)出不穩(wěn)定、不重復(fù)的問(wèn)題。
　　其次,ZnO核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米線(xiàn)的殼層能夠鈍化ZnO的表面態(tài),從而得到不同于單一體系的光電特性。但基于單根核殼結(jié)構(gòu)的納米線(xiàn)器件的光電輸運(yùn)特性以及其光電荷分離和傳輸?shù)倪^(guò)程依然不是十分清楚。
　　基于上述問(wèn)題,在本論文中,首先通過(guò)在位電場(chǎng)組裝的方法制備了單根

3、ZnO納米線(xiàn)肖特基勢(shì)壘紫外光檢測(cè)器,并研究了肖特基勢(shì)壘對(duì)ZnO納米線(xiàn)輸運(yùn)特性的控制作用。其次通過(guò)對(duì)ZnO納米線(xiàn)進(jìn)行表面調(diào)控,制備了具有Ⅱ型核殼結(jié)構(gòu)的ZnO/ZnS納米線(xiàn)光檢測(cè)器,在光激發(fā)的條件下,這種Ⅱ型結(jié)構(gòu)對(duì)電子和空穴的分離效應(yīng)進(jìn)行了有效的控制,從而提高了紫外光檢測(cè)器的性能,發(fā)展了具有高靈敏度和快速回復(fù)時(shí)間的紫外光檢測(cè)器。
　　本論文主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　在第二章中,首先采用金催化劑輔助Vapour-Liquid

4、-Solid(VLS)反應(yīng)方法在藍(lán)寶石基底上制備了結(jié)晶性良好,沿c軸方向生長(zhǎng)的ZnO納米線(xiàn)陣列。然后,通過(guò)化學(xué)浴沉積法和元素取代法在已生長(zhǎng)的ZnO納米線(xiàn)陣列表面形成一層ZnS殼層,從而形成了具有Ⅱ型核殼結(jié)構(gòu)的ZnO/ZnS納米線(xiàn),并對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌等進(jìn)行了相應(yīng)的表征。
　　在第三章中,首先,采用在位電場(chǎng)組裝的方法構(gòu)筑了單根ZnO納米線(xiàn)肖特基勢(shì)壘紫外光檢測(cè)器,通過(guò)ZnO納米線(xiàn)肖特基勢(shì)壘光檢測(cè)器在紫外光照前后和在脈沖光照下的電流-電壓曲

5、線(xiàn)特征和光電流隨時(shí)間變化特性的研究,探討了不同氣氛下肖特基勢(shì)壘對(duì)ZnO納米線(xiàn)輸運(yùn)特性的控制作用,深入研究了其光電流機(jī)制和回復(fù)過(guò)程,指出光電流的遂穿機(jī)制是納米線(xiàn)肖特基勢(shì)壘光檢測(cè)器具有短的回復(fù)時(shí)間的關(guān)鍵原因。
　　然后,采用元素取代反應(yīng)使制備的紫外光檢測(cè)器上的ZnO納米線(xiàn)表面的O元素逐漸被S元素所取代,從而使光檢測(cè)器上的ZnO納米線(xiàn)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂孝蛐秃藲そY(jié)構(gòu)的ZnO/ZnS納米線(xiàn)。并對(duì)這種光檢測(cè)器進(jìn)行紫外光照前后的電流-電壓曲線(xiàn)特征和