三元ZnSxSe1-x納米線的可控制備及光電性能研究.pdf

1、一維無機(jī)納米結(jié)構(gòu)：如納米線(NWs)，納米帶(NBs)和納米棒(NRs)，無論是在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域還是在潛在的應(yīng)用領(lǐng)域都顯示了其重要性，所以在過去的十幾年里一直是人們研究的熱點(diǎn)。II-VI族一維納米結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料的帶隙涵蓋了從1.5 eV(CdTe)到3.7 eV(ZnS)，為設(shè)計(jì)和制備在不同波長(zhǎng)下工作的光電器件提供較大的選擇空間。在這些II-VI族納米材料中，ZnSe和ZnS因較寬的直接帶隙和雙極摻雜的特性而成為研究的熱點(diǎn)，被認(rèn)為在光

2、電應(yīng)用領(lǐng)域具有前景的光電材料，然而它們固定的帶隙限制了其在光電領(lǐng)域應(yīng)用的靈活性和可能性，因此，發(fā)展可控合成具有帶隙可調(diào)的ZnSxSe1-x一維納米結(jié)構(gòu)的方法，并探索其在光電探測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。
　　本文以ZnSe和ZnS粉末為反應(yīng)源，利用化學(xué)氣相沉積法制備出帶隙可調(diào)的ZnSxSe1-x納米線，通過改變反應(yīng)源的質(zhì)量比來實(shí)現(xiàn)三元ZnSxSe1-x一維納米結(jié)構(gòu)帶隙的調(diào)控，通過調(diào)節(jié)生長(zhǎng)過程中的溫度和壓強(qiáng)實(shí)現(xiàn)對(duì)ZnSxSe1-x一維

3、納米結(jié)構(gòu)形貌的調(diào)控，并探索了其在光電探測(cè)器上的應(yīng)用，主要成果如下：
　　一、利用化學(xué)氣相沉積法制備出了高結(jié)晶質(zhì)量，形貌均勻的三元ZnSxSe1-x一維納米結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)源的質(zhì)量比以及生長(zhǎng)過程中的溫度和氣壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)其化學(xué)組分和形貌的調(diào)控，最終制備出組分可控、形貌均勻的納米線。通過XRD和EDS分析表明三元ZnSxSe1-x納米線的組分覆蓋從ZnSe（x=0）到ZnS（x=1）的范圍；以ZnS0.44Se0.56納米線為例，通過S

4、EM、XPS、TEM、HRTEM分析結(jié)果表明：納米線粗細(xì)均勻、表明平滑、直徑約100 nm左右，長(zhǎng)度約為幾十微米，其結(jié)構(gòu)為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且樣品組分均勻，為制備光電器件提供良好的材料基礎(chǔ)。
　　二、對(duì)三元ZnSxSe1-x納米線進(jìn)行熒光光譜、紫外-可見吸收譜以及拉曼光譜分析，結(jié)果表明所制備的納米線結(jié)晶質(zhì)量高、缺陷少；ZnSxSe1-x納米線的熒光光譜隨S元素組分的增加而逐漸藍(lán)移，通過對(duì)其帶隙與組分x的關(guān)系分析表明，ZnSe和ZnS

5、具有良好的融合性，相似地，紫外-可見吸收譜以及拉曼光譜隨S元素組分變化逐漸平移，光學(xué)特性分析表明通過改變組分元素的比例，納米線的帶隙可在2.7 eV和3.7 eV范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)控。
　　三、利用光刻工藝制備出基于ZnS0.44Se0.56納米線的光電導(dǎo)型光電探測(cè)器，并對(duì)其光電性能進(jìn)行探究，在波長(zhǎng)為410 nm，功率為0.3 mW/cm2入射光的照射下探測(cè)器的電流開關(guān)比約為8.1，響應(yīng)度和光電導(dǎo)增益分別為1.5×106 AW-1和4.