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氧化锌(ZnO)材料是一种直接带隙宽禁带半导体,具有一系列优异性质。作为未来纳米器件的重要构筑原件,一维ZnO纳米器件的制备及特性研究受到了广泛的关注和研究。本文主要对一维ZnO纳米器件的制备、电学输运、紫外探测等方面进行研究,具体内容如下:
第一章简要介绍了纳米材料和纳米器件,扼要地阐述了ZnO纳米材料的性质特点和光学器件、电子学器件、场发射、传感等方面的研究和应用进展,最后概要说明本文的研究目的与内容。
第二章利用气相法制备了高质量的ZnO纳米线阵列,结合模板转移与电子束光刻技术制备出单根纳米线器件,并对其电学输运特性进行研究。发现纳米线的电流随着温度的升高而增大;单根纳米线FET的迁移率高达96 cm<2>/V s,开关比可达10<3>以上,器件性能达到较高水平。
第三章制备了基于高质量单根ZnO纳米线的紫外光探测器,并研究了PSS表面修饰对该器件紫外响应特性的影响。实验发现在相同的紫外光照射条件下,表面PSS修饰可使器件对紫外光的探测灵敏度增加三个量级,且响应速度也提高一个多量级。通过对表面修饰前后器件Ⅰ-Ⅴ特性的测量,我们发现器件灵敏度的提高主要源于表面修饰对器件暗电导的有效抑制,其根源是表面修饰的PSS对ZnO纳米线中载流子的高效捕获。此外,我们还制备出ZnO纳米线无规网络结构的紫外探测器件,研究表明表面修饰也可以大幅度提高紫外探测的响应。
第四章制备了以聚合物为绝缘层的酞菁铜薄膜场效应管,着重研究了器件的结构、绝缘层材料对薄膜场效应管性能的影响。结果发现我们所制备的器件的迁移率比相关文献报道也高约2个量级。对照实验表明顶接触/底栅极构造的TFT性能(迁移率、开关比)均比底接触/底栅极的好。同时SiO<,2>/PMMA混合绝缘层能够有效改善单纯SiO<,2>绝缘层的性能,提升器件的开关特性。实验还发现在大气下,由于器件受到氧气掺杂的影响,其开启电压正向移动。此外,我们还发现ZnO纳米线器件表面覆盖CuPc薄膜后,电导可提高1~2个量级,其场效应性能也有所增强。