论文部分内容阅读
ZnO是典型的n型宽禁带半导体,具有优异的光学和电学性质。一维ZnO纳米棒阵列（ZnO NRs）具有比表面积大,电子定向传输等优势,被广泛应用于紫外光探测器。但是ZnO NRs表面和体内缺陷较多,作为载流子捕获中心,不利于载流子传输。基于ZnO NRs异质结的紫外光探测器性能如光灵敏度、光响应速度、光响应率等有待进一步提高。有效降低ZnO NRs缺陷态和表面态,提高载流子传输是ZnO NRs基光探测器亟待解决的问题。本论文利用简单的化学浴沉积法制备ZnO NRs,利用Al掺杂ZnO籽晶层薄膜（AZO）调控ZnO NRs形貌、结晶质量以及光电性能。将ZnO NRs分别与Au电极构筑肖特基结,与CuSCN和MoS2纳米片复合构筑异质结,利用结区内建电场促使光生载流子有效分离。具体研究内容和结果如下:（1）在不同Al掺杂浓度的AZO籽晶层薄膜上生长ZnO NRs,研究AZO籽晶层薄膜对ZnO NRs形貌、结晶质量以及光电性能的影响,进而研究Au/ZnO NRs/AZO肖特基结光电响应特性。研究表明Al掺杂浓度为0.5%的AZO籽晶层（AZO（0.5%））薄膜表面粗糙度小,透光率高且载流子浓度大。AZO（0.5%）籽晶层薄膜生长的ZnO NRs比较致密、结晶质量较好、缺陷较少、紫外透光性高、载流子浓度大、表面耗尽区窄。致密的ZnO NRs与Au电极紧密的接触降低了漏电流。Au/ZnO NRs/AZO肖特基结在+2 V偏压,360 nm（3.2 mW/cm2）紫外光照下呈现光电响应特性,并且AZO（0.5%）籽晶层薄膜生长ZnO NRs构筑的肖特基结光电流和光响应率较大。（2）在AZO籽晶层薄膜生长的ZnO NRs上电化学沉积CuSCN,构筑p-CuSCN/n-ZnO NRs异质结,研究异质结的紫外光电响应特性。研究发现电化学沉积的CuSCN颗粒呈类金字塔形,且完全覆盖了ZnO NRs表面。CuSCN薄膜避免了Au电极和ZnO NRs直接接触,减小了异质结的漏电流。电学测试结果表明CuSCN/ZnO NRs异质结具有整流特性,光照下有光伏效应,在无外加电场的驱动下可以实现自驱动光响应。无外加电场驱动下,CuSCN/ZnO NRs异质结对紫外光具有很好的光谱选择性,并且AZO（0.5%）籽晶层薄膜生长ZnO NRs构筑的CuSCN/ZnO NRs异质结自驱动光电流较大,响应率约为22.5 m A/W,这可归因于增强的ZnO NRs紫外光吸收和良好的载流子传输特性。（3）在AZO（0.5%）籽晶层薄膜生长的ZnO NRs上旋涂液相剥离获得的MoS2纳米片,构筑MoS2/ZnO NRs异质结,研究其光电响应特性。研究发现MoS2纳米片垂直站立于ZnO NRs表面,异质结呈现紫外光、红光波段光电响应特性。MoS2纳米片层数越少,电子沿层内传输的通道越多,MoS2纳米片与ZnO NRs表面的接触电阻越小,异质结在紫外区和红光区呈现出的光电流、光响应率越大。