【摘 要】
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氧化锌材料在室温下具有宽的禁带宽度(约3.37 eV),高的激子束缚能(60 meV),能够实现高效率的紫外光发射,是理想的紫外发光材料,在紫外激光器、紫外探测器等方面具有重要的应用。
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氧化锌材料在室温下具有宽的禁带宽度(约3.37 eV),高的激子束缚能(60 meV),能够实现高效率的紫外光发射,是理想的紫外发光材料,在紫外激光器、紫外探测器等方面具有重要的应用。一维氧化锌纳米材料具有单方向的电子运输能力,天然的激光发射谐振腔结构及较大的比表面积等特性,同时它兼具氧化锌宽禁带,激子束缚能高,电子迁移率大及结构多样,合成简单的优点,因此对一维氧化锌纳米材料的研究对基础理论的发展和生产应用都具有重要意义。本文制备了一维氧化锌纳米柱,并在此基础上研究了金属-半导体-金属(MSM)结构的氧化锌纳米柱紫外探测器。论文的主要研究内容和结论如下:(1)用水热法制备了氧化锌纳米柱,并用SEM、XRD对ZnO纳米柱的结构进行了表征,ZnO纳米柱的直径为50-300nm,长度为2μm、具有六方纤锌矿结构的特点。用紫外-可见双光束分光光度计对纳米柱进行光谱吸收测试,测试表明ZnO纳米柱在紫外波段具有较强烈的吸收。(2)制备MSM结构的氧化锌纳米柱紫外探测器,并研究了水热时间和放置时间(氧化程度)对器件性能的影响,探究出了器件制备的最佳工艺,最终器件的响应率在10V处为0.445A/W,探测率在2V处达到1.29×1012Jones。(3)探究了ZnO纳米柱表面镀金对器件性能的影响,新器件的光增益达到100525倍,响应率在10V时达到0.663A/W,比探测率在2V时达到1.84×1013Jones,响应时间为44.24/29.4s,其中光增益和探测率达到了同类型器件中的最高值。相比于未镀金的器件,各方面性能获得了巨大的提升。分析表明性能的提高来自于表面等离激元效应和肖特基接触的共同作用。
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