基于硬质和柔性基底的p型磷化锌纳米线排列器件的光电性能研究

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一维半导体纳米材料由于具有独特的物理性质和化学性质,吸引着众多领域的学者开展相关的研究。如场效应晶体管的投入应用同时需要n型和p型半导体纳米材料,而目前高质量的p型半导体材料相对较缺乏。磷化锌纳米线作为一种典型的p型半导体纳米材料应用较广。要实现基于纳米材料电路的集成,必须实现纳米材料的可控分布,一维半导体纳米材料的排列在一定程度上能实现这个要求。因此基于磷化锌纳米线排列的场效应晶体管和光电探测器的研究显得尤为重要。本论文的主要内容包括如下方面:(1)采用化学气相沉积法在硅基底上生长磷化锌纳米线,并通过“接触印刷”的方式将纳米线转移到硅/二氧化硅基底(硬性)和PET基底(柔性)上呈有序排列。(2)对基于单根磷化锌纳米线场效应管的电学性质进行测量,确认该晶体管呈现p型半导体导电特性,并具有良好的栅压调控作用。单根磷化锌纳米线的电子迁移率和开关电流比分别为34.5cm2V-1s-1和103。同时,基于排列的磷化锌纳米线场效应管同样呈现出良好的p型半导体导电特性,器件的开关电流比约为103。(3)研究发现基于排列的磷化锌纳米线的硬性光电探测器对较长波长的入射光有很好的响应。例如电压为2V时,对于620nm、光强度为0.7mW/cm2的入射光,其光响应度Rλ为617AW-1,光电导增益为1376。(4)基于PET基地的柔性光电探测器,在上述测试条件下,其光响应度Rλ为600AW-1,光电导增益为1200。并且在弯折不同的角度或不同的次数时,与弯折前电学性质基本相同,显示出稳定的性能。
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