ZnO纳米阵列低温生长及其功能性器件特性研究.doc

摘要：近年来，将纳米ZnO半导体材料应用于半导体质料范畴已经成为环球的热门ZnO是宽带隙半导体质料，室温下禁带宽度Eg=3.37eV，激子束缚能约为60meV，有望在发光和敏感器件中替代GaN材料的生产应用[1]。通过氧化锌纳米线可以推测，它的电子密度分布相对更密集一些，激子结合能比较大，激子谐振也更强，因而他们的吸收，发光等光跃迁谱相对更窄化，光和物质的相互作用也更有效[2]。这意味着ZnO纳米线被用于激光器、紫外探测器、光调制器、光开关和其他光电器件拥有更优异的性能。

本文主要通过低温水溶液方法，利用两步生长方法分别在p型硅以及蓝宝石衬底表面生长ZnO纳米阵列，并基于上述结构构建了简单的紫外探测器件。其中基于氧化锌纳米阵列/蓝宝石衬底的结构，通过紫外光响应测试结果显示，通过生长中掺入铟，可以有效提高其紫外光电特性。基于氧化锌/p型硅（1 0 0）的器件结构测试表明，具有小尺寸的纳米阵列，其紫外特性较好。

关键词：纳米氧化锌；两步生长方法；氧化锌纳米阵列；低温水溶液法；蓝宝石衬底；紫外探测器

目录

摘要

Abstract

1 绪论-5

1.1 半导体材料-5

1.1.1 常用半导体材料分类-5

1.2 半导体纳米材料-5

1.2.1 半导体纳米材料主要特性-6

1.2.2 半导体纳米材料制备方法-6

1.2.3 半导体纳米材料技术检测常用手段-6

1.2.4 半导体纳米材料的效应和性质-7

1.3 纳米ZnO材料-8

1.3.1 ZnO半导体材料的优势-9

1.3.2 ZnO半导体材料的主要性能-9

1.3.3 ZnO半导体材料的晶体结构-10

1.3.4 ZnO纳米材料的制备方法-10

1.4 氧化锌紫外探测器-11

1.4.1 氧化锌紫外探测器主要特性-11

1.4.2 氧化锌紫外探测器制作及功能原理-11

1.4.3 氧化锌紫外探测器的应用-11

1.5 ZnO纳米材料在紫外探测器中的应用-12

2 计划与实验方法-13

2.1 低温水溶液法制备纳米材料简介-13

2.1.1 实验目标-14

2.1.2 低温水溶液制备纳米ZnO-14

2.2 实验内容-15

2.2.1 实验(一)：p硅(1 0 0)表面生长ZnO纳米阵列-15

2.2.2 实验(二)：蓝宝石衬底表面生长ZnO纳米阵列-16

3 实验结果分析-18

3.1 实验(一)：p硅(1 0 0)表面生长ZnO纳米阵列-18

3.1.1 不同浓度生长液生长的ZnO纳米阵列结果分析-18

3.1.2  I-V特征曲线-19

3.1.3 光稳定性测试分析-21

3.2 实验(二)：蓝宝石衬底表面生长ZnO纳米阵列-22

3.2.1 ZnO纳米阵列表面掺杂形貌分析-22

3.2.2 实验(二)：蓝宝石衬底表面生长ZnO纳米阵列-22

3.2.3 光稳定性测试分析-24

3.2.4 X射线衍射图-24

结    论

参 考 文 献

致    谢