【摘 要】
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氧化锌是直接宽带隙Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体材料,其室温禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60 meV。在此基础上一维氧化锌纳米棒也因具有较高的比表面积和低维材料中的量子限域效应而受到广泛关注,并成为最有潜力的紫外发光和探测材料。但由于界面非辐射中心缺陷和表面态对电子限制作用的影响,氧化锌纳米棒光电探测器的光电流一直较弱,制约了其在器件上的应用。本论文利用水热法生长了氧化锌纳米棒,研究了AlN作为缓
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氧化锌是直接宽带隙Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体材料,其室温禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60 meV。在此基础上一维氧化锌纳米棒也因具有较高的比表面积和低维材料中的量子限域效应而受到广泛关注,并成为最有潜力的紫外发光和探测材料。但由于界面非辐射中心缺陷和表面态对电子限制作用的影响,氧化锌纳米棒光电探测器的光电流一直较弱,制约了其在器件上的应用。本论文利用水热法生长了氧化锌纳米棒,研究了AlN作为缓冲层和包覆层对ZnO纳米棒光电性能的影响,主要研究内容如下:利用磁控溅射技术制备了AlN薄膜,研究了溅射条件对AlN薄膜结晶质量及表面结构形貌的影响。研究结果表明,高质量AlN薄膜的最佳生长工艺参数为:高纯AlN靶材、溅射功率为300 W、溅射气压为1.0 Pa、氩/氮比为40:20、衬底温度为300℃。此外还研究了退火温度对AlN薄膜的影响,其最佳退火温度为600℃。通过水热法生长了ZnO纳米柱,并且通过在p-Si衬底和ZnO纳米柱之间引入AlN缓冲层制备了ZnO纳米柱/p-Si异质结构,研究了AlN缓冲层对ZnO纳米棒/Si异质结光电性能的影响。引入AlN层后,相同激发条件下异质结光致发光谱（PL）发光强度提高了4倍,这应与ZnO纳米柱结晶质量的提高和AlN势垒层带来的量子限域效应有关。通过在长有ZnO纳米柱的p-Si衬底上溅射沉积AlN薄膜,制备了AlN包覆的ZnO纳米棒/Si异质结,研究了其光电性能。包覆AlN后,相同激发条件下异质结光致发光谱（PL）发光强度提高了3倍,这除了与AlN带来的量子限域效应有关外,还与其对表面起到钝化抑制了表面能级带来的非辐射复合有关。利用ZnO纳米棒/Si异质结和带有AlN包覆层的ZnO纳米棒/Si异质结制备了光电导型紫外探测器。在5 V偏压下探测器的响应波长在365 nm左右,与前者相比光响应度提高了近7倍,响应时间从135毫秒缩短到27毫秒,回复时间从350毫秒缩短到71毫秒。
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