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氧化锌(ZnO)作为一种Ⅱ-Ⅵ族宽禁带半导体材料,在紫外光探测方面有巨大的应用前景。ZnO禁带宽度为3.4 eV,通过掺入Mg元素,形成ZnMgO三元合金,可以实现禁带宽度从3.4eV到7.8eV的连续可调。ZnO纳米材料尤其是一维纳米材料具有单晶性、比表面积大等优点,是一种非常理想的紫外光探测候选材料。本文采用双温区水平管式炉实现了ZnO一维纳米材料的可控制备,制备了ZnMgO三元合金纳米线,并利用ZnO纳米钉阵列结构制备了紫外探测原型器件。具体研究结果如下:1.利用水平管式炉设备,采用热蒸发方法制备了一系列ZnO纳米结构。(1)制备了ZnO纳米棒及其阵列、纳米线及其阵列、纳米梳、纳米墙等结构,探索了各种形貌的生长条件,并实现了ZnO一维纳米结构的形貌调控和可控制备。(2)研究了各种实验因素包括温度、衬底类型等对ZnO纳米形貌的影响。实验结果表明,蒸发源温度越高,得到的纳米结构越稠密、尺寸越大;相对于较低的温度,衬底温度在700~900范围内,有利于制备出较长的纳米线;沉积有Au的衬底在900~1000℃左右一般容易生长出纳米梳结构;在长有ZnO缓冲层的衬底上更容易生长出垂直于衬底的ZnO纳米棒阵列。2.在ZnO一维纳米结构的基础上,我们对ZnMgO合金纳米线的制备进行了探索,主要成果如下:(1)制备了六方相ZnMgO纳米线。通过XRD、TEM、PL分析表明,获得的ZnMgO样品中出现了ZnO和MgO的分相;在六方相结构纳米线中存在Mg元素,PL分析表明Mg元素含量为4%左右。这个含量已经达到了Mg元素在ZnO中的平衡固溶度极限。(2)制备了MgO纳米线、纳米棒。为了制备立方相ZnMgO纳米线,成功实现了MgO纳米线、纳米棒及其他MgO微纳米结构的可控制备。(3)首次制备了立方相Zn0.8Mg0.2O纳米线。在MgO纳米线的基础上,利用Zn粉和Mg粉作为蒸发源,首次制备了立方相ZnMgO纳米线,样品中存在六方相和立方相的分相。TEM分析表明,立方相纳米线为多晶结构,能谱分析表明纳米线的成分为Zn0.8Mg0.2O。3.首次制备了ZnO纳米钉阵列类薄膜结构,并利用这种结构制备了紫外探测器的原型器件。(1)首次制备了ZnO纳米钉阵列类薄膜结构。从这种结构顶面看,纳米钉的顶盖相互连接在一起形成了一层准连续的薄膜。从侧面看,这种结构可以看成是由两层ZnO薄膜夹着一层ZnO纳米棒阵列构成。我们还探讨了这种结构的形成机理。(2)利用这种结构制备了ZnO紫外探测器的原型器件,在紫外光照射下,当外加5V电压时,该探测器的电流增加了50倍,该探测器的下降时间为28s。