基于AZO籽晶層生長ZnO納米棒陣列異質結光電響應特性的研究.pdf

1、ZnO是典型的n型寬禁帶半導體，具有優異的光學和電學性質。一維ZnO納米棒陣列（ZnO NRs）具有比表面積大，電子定向傳輸等優勢，被廣泛應用于紫外光探測器。但是ZnO NRs表面和體內缺陷較多，作為載流子捕獲中心，不利于載流子傳輸?；赯nO NRs異質結的紫外光探測器性能如光靈敏度、光響應速度、光響應率等有待進一步提高。有效降低ZnO NRs缺陷態和表面態，提高載流子傳輸是ZnO NRs基光探測器亟待解決的問題。本論文利用簡單的化學

2、浴沉積法制備ZnO NRs，利用Al摻雜ZnO籽晶層薄膜（AZO）調控ZnO NRs形貌、結晶質量以及光電性能。將ZnO NRs分別與Au電極構筑肖特基結，與CuSCN和MoS2納米片復合構筑異質結，利用結區內建電場促使光生載流子有效分離。具體研究內容和結果如下：
　?。?）在不同Al摻雜濃度的AZO籽晶層薄膜上生長ZnO NRs，研究AZO籽晶層薄膜對ZnO NRs形貌、結晶質量以及光電性能的影響，進而研究Au/ZnO NRs/

3、AZO肖特基結光電響應特性。研究表明Al摻雜濃度為0.5％的AZO籽晶層（AZO(0.5%)）薄膜表面粗糙度小，透光率高且載流子濃度大。AZO(0.5%)籽晶層薄膜生長的ZnO NRs比較致密、結晶質量較好、缺陷較少、紫外透光性高、載流子濃度大、表面耗盡區窄。致密的ZnO NRs與Au電極緊密的接觸降低了漏電流。Au/ZnO NRs/AZO肖特基結在+2 V偏壓，360 nm（3.2 mW/cm2）紫外光照下呈現光電響應特性，并且AZO

4、(0.5%)籽晶層薄膜生長ZnO NRs構筑的肖特基結光電流和光響應率較大。
　?。?）在AZO籽晶層薄膜生長的ZnO NRs上電化學沉積CuSCN，構筑p-CuSCN/n-ZnO NRs異質結，研究異質結的紫外光電響應特性。研究發現電化學沉積的CuSCN顆粒呈類金字塔形，且完全覆蓋了ZnO NRs表面。CuSCN薄膜避免了Au電極和ZnO NRs直接接觸，減小了異質結的漏電流。電學測試結果表明CuSCN/ZnO NRs異質結具有

5、整流特性，光照下有光伏效應，在無外加電場的驅動下可以實現自驅動光響應。無外加電場驅動下，CuSCN/ZnO NRs異質結對紫外光具有很好的光譜選擇性，并且AZO(0.5%)籽晶層薄膜生長ZnO NRs構筑的CuSCN/ZnO NRs異質結自驅動光電流較大，響應率約為22.5 mA/W，這可歸因于增強的ZnO NRs紫外光吸收和良好的載流子傳輸特性。
　?。?）在AZO(0.5%)籽晶層薄膜生長的ZnO NRs上旋涂液相剝離獲得的M