随着光谱应用范围的拓展和光电探测技术的迅猛发展,紫外探测技术已经广泛应用在各国军事领域、人类医疗健康以及全球环境监测等方面。研究和开发高灵敏度、低噪声的高性能紫外光电探测器成为光电探测领域的重点及热点。随着对半导体材料与器件制备工艺研究的不断深入,宽禁带半导体材料的出现为高性能紫外探测器的研究和应用提供了新动力。宽禁带材料具有优异的频段选择性,可以有效屏蔽可见以及红外光从而避免滤光设备的引入,而且其中多种金属氧化物半导体材料凭借性质稳定、成本低、制备工艺多样,电子和光学特性优异等特点已被广泛用作紫外探测器的感光材料。MgZnO是一种带隙调制范围较宽的氧化物半导体材料,通过改变镁的含量,可以将其光学带隙从3.37 e V显著调节到7.8 e V,使其可用于具有不同截止波长的日盲或可见盲型紫外光电探测器。此外,MgZnO材料还具有抗辐射性强、缺陷密度低、环境友好且化学性质稳定等优点,因此在紫外探测领域受到重点关注。然而,MgZnO薄膜材料的高电阻率、低载流子迁移率以及较多的缺陷,导致基于单一MgZnO薄膜器件的性能短板较为突出。随着科学技术的发展,开发和应用具有更高响应度、更低暗电流和更快响应/恢复时间的紫外光电探测器是一项更为有前途的光电工程。因此,为了解决上述问题,制备异质复合材料构建异质结构经大量实验和理论证明是一种简单且极为有效的方法,即通过协同两种材料优点和多种异质结构的不同工作机制来改善单一薄膜器件的各方面不足,实现器件性能的整体提升。本论文围绕基于MgZnO异质复合材料及器件的制备,主要开展了以下研究工作:本论文第2章首先设计并制备了一种基于MgZnO/Cu2O复合薄膜材料PN异质结构的紫外光电探测器,其中分别通过简易的溶胶-凝胶法和SILAR法制备得到MgZnO和Cu2O薄膜材料。与基于单一MgZnO薄膜材料的器件相比,MgZnO/Cu2O异质复合薄膜器件在多方面性能中均表现出一定程度的提升。在暗态下,PN异质结附近会形成耗尽区,使得复合薄膜材料体内的多数载流子被大幅耗尽导致浓度降低,器件整体呈现出低电导率的状态,从而降低暗电流。在紫外光照下,光生电子-空穴对在PN异质结附近形成的内建电场作用下有效分离和大量积累,从而抵消掉之前的耗尽作用,耗尽区的宽度也会随之变窄甚至消失,此时器件又回到高电导率的状态,在5 V偏压下,光谱响应峰值提高了4倍。器件的详细制备过程以及工作机理分析在第2章中给出。本论文第3章设计并制备了一种基于MgZnO/ZnS复合薄膜材料Ⅱ型异质结构的紫外探测器,同样是分别采用溶胶-凝胶法和SILAR法制备得到MgZnO和ZnS薄膜材料。通过在Au叉指电极和MgZnO薄膜之间引入ZnS作为界面修饰层,即可在原有内建电场的基础上形成一个方向相反的薄空间电荷区,从而降低肖特基势垒提高器件光电流。此外,MgZnO和ZnS两种材料可在接触界面处形成Ⅱ型异质结构,复合薄膜材料在紫外光照下产生的光生载流子会在内建电场的作用下有效分离,抑制电子和空穴的重组并延长载流子寿命,从而使器件的各项性能参数大幅提升。在暗态下,异质结构附近会形成耗尽区使复合薄膜材料体内的多数载流子被大幅耗尽,器件的暗电流可得到有效抑制。相比于单一MgZnO薄膜器件,一系列异质复合薄膜器件的整体性能得到显著改善,综合性能最优的器件在5 V偏压下具有2.3×10~5的超高光暗电流比,光谱响应峰值在285 nm波长处达到900 A/W,探测灵敏度峰值为1.27×1015Jones。本论文通过研制一系列基于MgZnO异质复合薄膜材料的光电导型紫外探测器件,证明了异质结构在暗态和紫外光照下均对载流子的传输情况具有显著的改善作用可全面提升器件性能。本论文为基于异质结构紫外探测器的异质复合材料选择、异质结构设计、以及器件工作机理分析等方面提供了可以借鉴的新思路。