基于压电效应的柔性ZnO基紫外光电探测器的性能研究

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柔性紫外光电探测器由于其具有可弯曲、轻便、易携带等特性成为当今研究的热点。氧化锌(ZnO)基薄膜材料具备半导体性能、光激发、压电三大特性,它们之间的耦合作用就是压光电效应。本文围绕在PET衬底上构建柔性的ZnO紫外光电探测器展开,对薄膜制备,器件构建、性能调控做了细致的研究,并且成功分析了具有更大禁带宽度的Mg0.2Zn0.8O柔性探测器的性能调控规律。系统地分析了双层膜异质结与金半接触肖特基结共同作用下的压电极化电荷对器件载流子运输行为的调控机理。通过以上研究,更加深入的理解压光电效应在紫外光电探测器的作用机理,促进ZnO基器件性能的提升。主要研究成果如下:(1)首次对构建在柔性PET衬底上的ZnO薄膜探测器进行了重复性的研究,拉伸还原往复100次之后的响应度与初始状态响应度只偏差千分之一。并且通过拉伸应变引诱的负压电极化电荷提高探测器金半接触界面耗尽层宽度,在10 V偏压下,10.99%的拉伸应变使器件的响应度提高了320%。并通过三组偏压研究了不同溅射功率下探测器的性能。(2)针对半导体薄膜c轴取向的不确定性,制备了两组柔性Mg0.2Zn0.8O紫外探测器并系统分析了压电极化电荷对Mg0.2Zn0.8O/Au界面的载流子分离和提取过程的影响,促进更好的利用拉伸应变对压电器件界面性能的有效调控。并且对探测器在不同偏压不同叉指电极宽度的光电性能进行了研究。(3)利用射频磁控溅射方法制备出新颖的Au/Mg0.2Zn0.8O/ZnO柔性双波段双结紫外光电探测器,在拉伸应变为15%时,ZnO和Mg0.20Zn0.80O薄膜响应度峰值点分别提高191%和241%,实现了在无偏压增加同时可以对双波段性能都有改善的一次创新研究。并通过交换ZnO和Mg0.2Zn0.8O薄膜溅射顺序构建双波段探测器,对探测器的光电性能进行了对比。
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