ZnO基紫外探测器及其研究进展

介绍了ZnO基紫外探测材料的主要制备方法、特性以及器件的最新研究进展,并简要分析了今后的发展方向。     

Al掺杂ZnO薄膜的表面形貌和光学性质

用原子力显微镜、紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪观察采用溶胶-凝胶法制备的Al掺杂ZnO薄膜的表面形貌、透射光谱和光致发光谱.结果表明,Al掺杂量为0.5at 9/6的ZnO薄膜经550℃退火处理后,粗糙度为1.817,Al掺杂量为1.0at%的ZnO薄膜经600℃退火处理后,粗糙度增大到4.625.样品在可见光范围内的平均透过率均大于80%.当激发波长为325 nm时,在397 nm(3.13 eV)附近出现紫外发光峰;当激发波长为360 nm时,在443 nm(2.80 eV)附近出现蓝色发光峰.探讨了样品的蓝光发光机制.     

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。     

Al掺杂对ZnO薄膜形貌和光学性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在FTO玻璃衬底上制备得到了不同Al掺杂浓度的ZnO薄膜(AZO)。利用XRD、FESEM、UV-vis和PL等测试手段对样品结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明,合成的AZO薄膜均为六方纤锌矿结构且峰强随掺杂浓度的升高而减弱;同时,颗粒形貌由不规则向规则球形转变且尺寸逐渐减小;PL谱中的近紫外发射峰和晶格缺陷峰值随掺杂浓度的升高先增大后降低;由UV-vis吸收光谱可知,AZO薄膜在设定波长内的光吸收处于波动状态,且当Al掺杂浓度为3%时,光吸收强度最高,禁带宽度减小到3.12eV。     

ZnO光电导紫外探测器的制备和特性研究

以Si(111)衬底,用脉冲激光沉积(PLD)法制得C轴高度择优取向的ZnO薄膜,并利用剥离技术制备了ZnO光导型紫外探测器.Al叉指状电极是由平面磁控溅射技术沉积得到的.对Al/ZnO/Al的伏安特性和紫外光响应的研究表明,金属铝和ZnO能形成很好的欧姆接触,紫外探测器的电阻值在100KΩ左右.在紫外区域,其5V偏压下的光响应度为0.5A/W.     

TiO2/ZnO薄膜紫外探测器的光电特性

的光电流,且其光响应的上升弛豫时间约为22 S,下降响应时间约为80s;响应时间较长是由于广泛分布于薄膜中的缺陷而造成的.结果表明TiO2/ZnO可作为一种良好的紫外探测材料.     

Al掺杂ZnO薄膜原子力显微图像的多重分形研究

用原子力显微镜观察溶胶-凝胶法制备Al掺杂znO薄膜的表面形貌,运用多重分形理论研究Al掺杂ZnO薄膜的原子力显微图像,多重分形谱可以很好地定量表征薄膜的表面形貌.结果显示:Al掺杂量为0.5 at.%的ZnO薄膜经550℃退火处理后,rms粗糙度为1.817,Al掺杂量为1.0 at.%的ZnO薄膜经600℃退火处理后,rms粗糙度增大到4.625,相应的分形谱宽△α从0.019增大到0.287,分形参数△f由-0.075变为0.124.     

氧氩流量比对Al掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

为了研究氧气对Al掺杂ZnO薄膜性能的影响,用射频反应磁控溅射方法制备了氧化锌掺铝(ZAO)薄膜,靶材为锌铝合金靶,并研究了薄膜的透光率跟氧氩流量比的关系以及同一氧氩流量比下薄膜光学性能随温度变化的规律.实验结果表明,200℃下氧氩流量比为1:35时有最佳的透光率.250℃下氧氩流量比为1:30时有最佳的透光率;300℃下氧氩流量比为1:15时有最佳的透光率.同一氧氩流量比1:25时,200℃下制备的ZAO薄膜有最佳的透光性.温度更高或者更低都导致薄膜的透光性能变差.     

氧氩流量比对Al掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

为了研究氧气对Al掺杂ZnO薄膜性能的影响,用射频反应磁控溅射方法制备了氧化锌掺铝(ZAO)薄膜,靶材为锌铝合金靶,并研究了薄膜的透光率跟氧氩流量比的关系以及同一氧氩流量比下薄膜光学性能随温度变化的规律.实验结果表明,200℃下氧氩流量比为135时有最佳的透光率.250℃下氧氩流量比为130时有最佳的透光率;300℃下氧氩流量比为115时有最佳的透光率.同一氧氩流量比125时,200℃下制备的ZAO薄膜有最佳的透光性.温度更高或者更低都导致薄膜的透光性能变差.     

ZnO∶Al薄膜的制备及表征

利用溶胶-凝胶法在蓝宝石（0001）衬底上制备了多晶ZnO∶Al薄膜,薄膜表面具有特殊的交叉链状形貌。随着掺铝浓度的提高,链条有明显变细的趋势。X射线衍射证实,提高掺铝浓度有利于促进薄膜沿（002）方向的生长,并且光学带隙随着掺杂浓度的提高从3.21 eV增大到3.25 eV。光致发光光谱显示,薄膜在390 nm处出现较强的紫外峰,同时还出现了与Zn空位和Zn填隙缺陷能级有关的415 nm和440 nm两个比较弱的蓝峰。对实验结果以及产生的机理进行了分析和讨论。     

用光声光谱法测量紫外光探测器的光谱响应

为了解决紫外光探测器的光谱响应难以准确测量的问题,采用光声光谱的方法,以自制的高灵敏度光声探测器为标准探测器,建立了一套紫外光探测器的光谱响应测量系统,分别进行了理论分析和实验论证,取得了两种紫外光探测器的光谱响应的数据。实验结果表明,该测量系统结构简单、工作可靠、重复性好,在250nm~450nm范围内,能较准确地测量紫外光探测器的光谱响应曲线。这一结果对解决紫外光探测器的光谱响应难以准确测量的问题是有帮助的;该系统也适用于可见光探测器的光谱响应的测量和固体样品的光声光谱分析。     

薄膜红外探测器的研究

介绍了薄膜热电偶探测器的研究,讨论了薄膜热电偶探测器的结构对探测器响应特性的影响.     

AlGaN紫外探测器读出电路研究

设计了一款AlGaN 320×256规模紫外探测器专用读出电路.该款读出电路属于数模混合电路,其中模拟信号处理电路包含积分放大电路、采样保持电路、缓冲器及输出驱动电路,数字逻辑控制电路实现了多种用户可配置的功能.给出了理论分析和电路模拟仿真的结果数据及波形.采用标准0.35μm 2P3M CMOS工艺设计了电路版图,最终版图面积为ll.8mm×11.1mm,并对流片后的读出电路进行了主要参数的测试和数据分析,验证了该读出电路的功能.     

纳米氧化物薄膜紫外光照下气敏性能研究进展

介绍了金属氧化物薄膜电极的制备方法与过程,阐述了紫外光作用于金属氧化物半导体的光照机理。基于实际应用和市场需求,就有关光照后金属氧化物薄膜的气敏性能的研究现状进行了探讨,并展望了其今后的应用与研究方向。     

ZnO/Ag 纳米线复合薄膜的光电导型紫外探测器

ZnO/Ag纳米线复合薄膜紫外探测器是利用水热法在旋涂制备的Ag纳米线薄膜上生长ZnO 纳米线阵列制备得到。此紫外探测器在4.9 mW cm_-2紫外光强和1V偏压下,其明暗电流比为3100,响应恢复时间分别为3.47s和3.28s,响应度为0.25A/W,探测度为6.9×10₁₂Jones。制备和工作参数被分析以优化紫外探测器结构和性能,如ZnO 纳米线的生长时间,Ag纳米线薄膜的旋涂转速和紫外探测器的工作温度。     

GaN-based MSM photovoltaic ultraviolet detector structure modeling and its simulation

Based on the principles of metal-semiconductor-metal Schottky barrier photodetectors(MSM-PD), using the carrier rate equations,the circuit simulation model of a GaN-based MSM photovoltaic ultraviolet detector is constructed through an appropriately equivalent process.By using the Pspice analytical function of Cadence soft on the model,the relationship between the photocurrent and the terminal voltage under different UV light powers is analyzed.The result shows that under the given UV power,the photocurrent increases and tends to become saturated gradually as the terminal voltage of the device increases,and that under different UV powers,the photocurrent increases with increasing incident power.Then the analysis of the relationship between the photocurrent and the terminal voltage under the different ratios of interdigital electrode space and width is carried out when the UV power is given.The results show that when the ratio of interdigital electrode space and width(L/W) equals 1,the photocurrent tends to be at a maximum.     

GaN基MSM结构光伏型紫外探测器建模及其仿真分析

Based on the principles of metal-semiconductor-metal Schottky barrier photodetectors(MSM-PD), using the carrier rate equations,the circuit simulation model of a GaN-based MSM photovoltaic ultraviolet detector is constructed through an appropriately equivalent process.By using the Pspice analytical function of Cadence soft on the model,the relationship between the photocurrent and the terminal voltage under different UV light powers is analyzed.The result shows that under the given UV power,the photocurre...     

基于Pt/CdS与InSb光伏型紫外-红外焦平面探测器的双色探测机理

紫外与红外大气窗口蕴含着与人类密切相关的信息。基于新型的时域有限差分光子学分析方法联合有限元电学分析方法研究了Pt/CdS紫外与InSb 红外双色焦平面阵列探测器的双色探测机理。研究发现,超薄 Pt金属膜与CdS形成肖特基结可以获得较大的紫外光响应并能更好耦合红外光。采用像元间距为50μm的Pt/CdS与InSb键合结构,可以很好的抑制像元间的串音。结果证明了紫外-红外双色探测的可行性,该方法将为紫外-红外双色探测器的设计提供基础指导。     

Uniform 3D hydrothermally deposited zinc oxide nanorods with high haze ratio

We present low cost hydrothermally deposited uniform zinc oxide (ZnO) nanorods with high haze ratios for the a-Si thin film solar cells. The problem of low transmittance and conductivity of hydrothermally deposited ZnO nanorods was overcome by using RF magnetron sputtered aluminum doped zinc oxide (ZnO:Al ~300 nm) films as a seed layer. The length and diameters of the ZnO nanorods were controlled by varying growth times from 1 to 4 h. The length of the ZnO nanorods was varied from 1 to 1.5 µm, while the diameter was kept larger than 300 nm to obtain various aspect ratios. The uniform ZnO nanorods showed higher transmittance (~89.07%) and haze ratio in the visible wavelength region. We also observed that the large diameters (>300 nm) and average aspect ratio (3–4) of ZnO nanorods favored the light scattering in the longer wavelength region. Therefore, we proposed uniformly deposited ZnO nanorods with high haze ratio for the future low cost and large area amorphous silicon thin film solar cells.     

GaN基紫外探测器发展概况

基于宽禁带半导体材料的GaN基紫外探测器由于具有探测波长可调、工艺兼容性好、结构可多型化等优点,已成为近年来的研究热点。介绍了四种不同结构类型的紫外探测器:光导型、肖特基势垒、金属-半导体-金属、p-i-n结,并回顾了GaN基紫外探测器的的研究历程。