MgZnO基有机/无机复合紫外光探测器的研制

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紫外光探测器被广泛的用于环境监测、火焰探测、导弹预警以及空间传输等领域。MgZnO基紫外光探测器由于MgZnO材料的优点受到了人们的广泛关注。然而由于MgZnO材料稳定的P型掺杂难以实现,只能制备单一结构器件,这阻碍了MgZnO探测器的发展。近些年,有机紫外探测器由于其制备简单,成本较低,性能良好,得到了快速的发展。然而有机电子传输材料比有机空穴传输材料的载流子迁移率小的多,适合于有机紫外探测器的电子传输材料较少,这限制了有机紫外光探测器的发展。本文针对这两种类型器件的不足,提出了以MgZnO材料为基础,选择不同的有机空穴材料,制备了基于MgZnO和有机空穴传输材料的有机/无机复合型紫外光探测器,通过优化条件,研制出了性能比较优异的器件。主要研究工作如下:1.在石英ITO衬底上制备了Mg0.07Zn0.93O/NPB有机/无机复合紫外光探测器,研究了NPB厚度对于器件性能的影响。NPB 70 nm的探测器的器件性能最好,器件的响应域为300-400 nm,响应峰为340nm,数值为0.192 A/W。在-2 V的工作电压下,器件的光暗电流比为1.2×105,具有很高的信噪比。器件的探测率为5.3 ×1012cmHz1/W-1,器件实现了对UV-A紫外光的探测。2.在石英ITO衬底上制备了Mg0.1Zn0.9O/PVK有机/无机复合可见盲紫外光探测器,研究了Mg0.1Zn0.9O层厚度以及PVK层厚度对于器件性能的影响。结果表明当PVK厚度为30nm时,提高Mg0.1Zn0.9O层的厚度,器件的暗电流降低,光暗电流比提高,器件的光电性能得到改善。当Mg0.1Zn0.9O厚度为150 nm时,器件的光电性能呈现出了一个随着PVK厚度增加先提高后降低的趋势。PVK厚度为60 nm的器件的光电性能最好。器件的响应峰为346 nm,数值为0.114 A/W。在-2 V的工作电压下,器件的光暗电流比为4.4×102,探测率为2.9×1011cmHz1/W-1。3.选取ITO电极与PEDOT:PSS和Al复合电极,制备了基于Mg0.1Zn0.9O的肖特基紫外光探测器,研究了两种不同电极结构对于Mg0.1Zn0.9O肖特基紫外探测器性能的影响。结果表明,PEDOT:PSS和A1复合底电极结构的探测器的性能更加优异。器件具有一个较宽的响应光谱,在25.0-340nm区域的响应超过了0.1 A/W,最大响应为0.156 A/W,峰位为340 nm,-4 V的光暗电流之比为1.4×103,器件实现了对UV-B紫外光的良好探测。通过计算,我们还获得了器件的理想因子以及肖特基势垒的高度,分别为1.5和0.72 eV。4.用分子束外延和热蒸发制备了Mg0.19Zn0.81O/TAPC有机/无机复合紫外光探测器。研究了ITO透明底电极与PEDOT:PSS和Al复合透明底电极对于探测器器件性能的影响。由于PEDOT:PSS的紫外透射率更高,用PEDOT:PSS和Al作为底电极的器件对于短波的响应性能更好,器件实现了对日盲区紫外光的探测。该器件具有宽带响应的特性,响应区域从200 nm到360nm。器件具有两个响应峰值,一个在314 nm处,一个在247 nm处,峰值响应分别为0.159 A/W和0.147 A/W,其相对应的探测率为1.2×1011cmHz1/2W-1和1.12×1011cmHz1/2W-1,器件在-5V工作电压下的光暗电流之比为84。
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