薄膜取向性对金刚石紫外光探测器性能的影响

国际上一般采用任意取向的多晶薄膜作为探测级材料,所以电荷收集效率较低以至于灵敏度受到限制.本实验采用不同取向的多晶金刚石薄膜制作紫外光探测器,研究了薄膜取向性对探测器性能的影响,为进一步提高金刚石薄膜紫外光探测器的性能提供理论和实验依据.采用热丝辅助化学气相沉积(HFCVD)法,获得了晶粒尺寸接近的不同取向的金刚石薄膜.通过微电子加工工艺制备了不同取向的金刚石薄膜紫外光叉指结构探测器.研究表明,探测器性能与金刚石薄膜晶粒取向密切相关,使用(100)取向薄膜所获得的探测器性能明显得到改善,在225 nm紫外光下的光电流-暗电流之比以及190～700 nm波长范围内的紫外/可见分辨率均优于其它取向.     

金刚石薄膜紫外光探测器电流—电压特性的研究

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)法制备了1.8 μm、2.5 μm和3.1 μm三种晶粒尺寸的金刚石薄膜,并制作了共平面光电导探测器.采用光学显微镜和拉曼光谱仪研究了薄膜的结构和表面形貌.电流-电压(I-V)特性测试结果表明,探测器性能与金刚石薄膜晶粒大小密切相关,随着晶粒尺寸的增加,光电流/暗电流之比以及净光电流均提高.     

ZnO薄膜紫外探测器的光电性质

采用直流反应磁控溅射的方法制备ZnO薄膜, 用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)分别表征ZnO薄膜的晶体结构和表面形貌等特征。并用此材料制备Au/ZnO/Au金属-半导体-金属(MSM)结构光电导型ZnO薄膜紫外光探测器。实验结果表明, ZnO探测器在360 nm出现明显光响应,其光电流为2.5 mA, 在5 V偏置电压下暗电流为250 μA; ZnO紫外探测器在250～380 nm的紫外波段, 探测器有很明显的光响应, 且光电流响应比较平坦; 在380～430 nm区域, 光响应明显下降; 其光响应的上升与下降弛豫时间分别为20 s与80 s。从光谱响应图中可以看出紫外(360 nm)比可见区(450 nm)的光响应高出3个数量级, 薄膜表面存在的缺陷(如氧空位)在ZnO紫外探测器的光电效应中有重要作用。     

CVD金刚石薄膜紫外光探测器研究

金刚石薄膜紫外光探测器对紫外光有较高的灵敏度和良好的开关特性。本文讨论了该器件的光电流随入射光波长的变化和开关时间响应。实验证明,金刚石薄膜是一种良好的紫外光探测材料。     

ZnO/p-Si异质结的光电转换特性

通过直流反应溅射制备了整流特性良好的ZnO/p-Si异质结,并在该异质结上观察到了明显的光电转换特性.研究表明ZnO薄膜中的电子浓度在一个合适的数值(1.6×1015cm-3)时光电流最强,另外晶粒尺寸越大光电流越强.分析表明,电子浓度和晶粒直径对光电流的影响规律在很大程度上是载流子散射导致的.此外,还发现ZnO薄膜存在一个临界厚度,当薄膜厚度大于该临界厚度时,异质结的光电压和光电流都急剧衰减并很快接近于0.实验表明,这个临界厚度和ZnO薄膜(001)面最大晶粒直径一致.     

ZnO/p-Si异质结的光电转换特性

通过直流反应溅射制备了整流特性良好的ZnO/p-Si异质结,并在该异质结上观察到了明显的光电转换特性.研究表明ZnO薄膜中的电子浓度在一个合适的数值(1.6×1015cm-3)时光电流最强,另外晶粒尺寸越大光电流越强.分析表明,电子浓度和晶粒直径对光电流的影响规律在很大程度上是载流子散射导致的.此外,还发现ZnO薄膜存在一个临界厚度,当薄膜厚度大于该临界厚度时,异质结的光电压和光电流都急剧衰减并很快接近于0.实验表明,这个临界厚度和ZnO薄膜(001)面最大晶粒直径一致.     

石墨烯量子点/氧化锌纳米线复合提高紫外光传感性能

传统的氧化锌紫外探测器存在光电流小的问题,由于石墨烯具有较高的载流子迁移率,文中采用一种简便的旋涂退火的方法,使得石墨烯量子点在氧化锌纳米线表面复合。利用石墨烯量子点修饰氧化锌纳米线的表面后,制备的氧化锌基紫外光电探测器在5 V偏置电压条件下,在波长为365 nm、功率为1.35 mW/cm2的紫外光照射下,光电流从9.5 μA增加到65 μA,光电流增大了6.8倍,光电流明显提高。这种简单的旋涂退火方法,在有效降低紫外光电探测器加工工艺的同时,提高了探测器的性能,将为下一代可持续绿色发展策略,设计高效率低成本的光电设备提供有益的参考。     

β-Ga_2O_3薄膜的分子束外延生长及其紫外光敏特性研究

采用分子束外延(MBE)方法在Al2O3(0001)基片上生长了β-Ga2O3薄膜,利用XRD、SEM和AFM对薄膜的结构和形貌特性进行了表征。制作了基于β-Ga2O3薄膜的金属-半导体-金属(MSM)结构紫外探测器并对其进行了电学特性测试,结果表明:在20 V偏压下,器件的暗电流为8 nA;在波长为254 nm、光照强度为13×10–6W/cm2的紫外光照射下,器件的光电流为624 nA;器件的光电流与暗电流比值为78,光响应度达360 A/W,表现出明显的日盲紫外光响应特性。     

Al掺杂ZnO紫外探测器的快速响应技术

通过交变电场下的紫外光响应测试,观察到ZnO基薄膜在254 nm紫外光激发下的慢响应现象,并测量了响应时间常数。为提高ZnO基薄膜紫外探测器的性能,采用磁控溅射法,制备了纯ZnO薄膜和掺Al浓度为10 at.%(原子比例)的ZnO薄膜紫外探测器,测量了样品的频率特性曲线。结果表明,Al掺杂能有效地抑制ZnO薄膜的慢响应,实现探测器对紫外光的响应时间常数τ<25μs的快速响应。     

ZnO紫外光电阴极制备及激活工艺技术

采用磁控溅射方法,探索ZnO薄膜制备的最佳工艺。研究了氧氩比、基片温度,对晶粒质量的影响,以及表面电阻与溅射时间之间的关系,使薄膜具有高电阻率,并研究了激活前后光暗电流的关系,满足薄膜在紫外探测器领域的应用。