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。     

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.     

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.     

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.     

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.     

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。     

氧化锌薄膜的研究与开发进展

阐述了ＺｎＯ薄膜材料的结构特点，电学性质和光学特性。分析了薄膜研制、应用与开发现状，展望了产业化发展前景。     

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.     

L-MBE法制备以ZnO为沟道层的薄膜晶体管

采用激光分子束外延法(L-MBE)在SiNx/Si(111)衬底上制备了高质量的ZnO薄膜,用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜的晶体结构、表面形貌进行了表征,结果表明ZnO薄膜有高度的c轴择优取向,薄膜表面平整致密.并以ZnO薄膜为沟道层制作了薄膜晶体管(ZnO-TFT),该晶体管工作在n沟道增强模式,阈值电压为17.5V,电子的场迁移率达到1.05cm2/(V·s).     

YBCO薄膜红外探测器研究的新进展

用ＹＢＣＯ／ＬａＡｌＯ＿３薄膜制成的１ｍｍ红外探测器，经技术保护之后，寿命已达３年。其Ｄ（５００，１０，１）＝３．７×１０￣９ｃｍＨｚ￣（１／２）Ｗ￣（－１），ＮＥＰ（５００，１０，１）＝２．４×１０￣（－１１）ＷＨｚ￣（－１／２）；超导微桥（５０μｍ×１０μｍ）红外探测器，其Ｄ（５００，１０，１）＝１×１０￣９ｃｍＨｚ￣（１／２）Ｗ￣（－１），ＮＥＰ（５００，１０，１）＝２．３×１０￣（－１２）ＷＨｚ￣（－１／２）。     

氧化锌薄膜生长与ZnO基薄膜晶体管制备

通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长ZnO薄膜.XRD测试显示出(002)晶面的强衍射峰,表明生长的ZnO 薄膜是主度的c轴取向.基于 ZnO 薄膜基础,我们制备了 ZnO 基薄膜晶体管.     

不同的制作方法对ZnO-TTFT光学特性的影响

采用磁控溅射和电子束热蒸发方法制备了ZnO-TTFT(ZnO基透明薄膜晶体管)器件,通过XRD和透射光谱对两种不同制作方法的样品性质进行分析比较,得出采用溅射法制备的ZnO-TTFT器件有源层的ZnO薄膜从结晶化程度、表面粗糙度及透过率都较采用电子束蒸发制得的ZnO薄膜优异,制得器件的有源层有较好的c-axis(002)方向择优取向,器件的平均透过率在85%以上。研究了退火处理对器件性能的影响,发现快速热退火有利于改善薄膜的晶化,降低缺陷态密度,提高器件的透光性。     

Preparation and characteristics of the wide gap semiconductor Mg0.18Zn0.82O thin film by L-MBE

The high purity ZnO ceramic target and the (MgO)_0.1(ZnO)_0.9 target were fabricated. The wurtzite-phase ZnO thin film and ternary Mg_xZn_1−xO thin film were grown on sapphire (0001) substrates by laser molecular beam epitaxy (L-MBE) from the sintered ceramic targets separately. The films' transmittance spectra at room temperature for the ZnO film and the Mg_xZn_1−xO film were measured and compared while their room temperature photoluminescence spectra were done. The band-gap modulation is realized from 3.31 eV for the ZnO film to 3.64 eV for the Mg_xZn_1−xO alloy film. The Mg content x in the Mg_xZn_1−xO alloy film was determined to be 0.18.     

SiO2/Si衬底上制备增强型ZnO薄膜晶体管

在NH3和02的混合气氛下,采用激光分子束外延法(L-MBE)在SiO2/p.Si衬底上制备了氮掺杂ZnO薄 膜.XRD分析表明ZnO薄膜掺入微量的氮后仍有很高的结晶质量和高度的e轴择优取向性,(0002)面摇摆曲线 的半峰宽仅为1.89º. 在此基础上制备了以氮掺杂ZnO薄膜为沟道层、以SiO2为绝缘层的底栅式薄膜晶体管.电学 测试表明该晶体管工作在n沟道增强模式,阈值电压为5.15V,电流开关比为104,电子的场迁移率达到2.66cm2/ (V·s).     

非制冷型热释电薄膜红外探测器的制备及应用

介绍了室温非制冷型热释电薄膜红外探测器的原理和优势。从热释电材料的选择及器件的结构设计等方面阐述了热释电薄膜红外探测器的制备技术和研究动向,并归纳了器件的主要应用领域。