ZnO纳米线肖特基势垒的光电特性和整流特性的研究

摘要

具有纤锌矿结构的ZnO是一种直接宽带隙的n型半导体材料，在室温下的禁带宽度为3.4eV，激子结合能高达60meV，这些独特的性质引起了人们广泛的研究。而作为一维的ZnO纳米结构由于具有大的比表面积、高的表面活性以及量子尺寸效应，能制备出性能优异的紫外光电探测器、整流器件等。在本论文中，我们通过I-V-T研究了肖特基接触的电学输运性质，利用高真空、紫外光(UV)实现了对肖特基势垒高度的控制。研究发现在真空和UV条件下，氧气从表面脱附的过程中，会产生一个吸附-脱附的动态过程。另外，我们还通过I-V-T研究了肖特基接触的整流性质，观察到正弦波在正向偏压下具有截止特性。
　　 第二章中我们采用vapour-liquid-solid(VLS)和水热合成的方法分别制备出ZnO纳米线，并对两种方法制备的ZnO纳米线进行各项表征。利用在位电场组装的方法成功实现了单根ZnO纳米线的组装。
　　 第三章中我们首先研究了Au与单根ZnO纳米线的形成的肖特基接触在30-490K下的I-V性质，研究发现当测试环境由室温大气转变成高真空并长时间放置后，肖特基接触有向欧姆接触转变的趋势，这种转变主要由势垒高度的降低和隧道电流的增大所引起。在真空、UV下会引起电流增大，达到稳定，关掉UV，长时间在真空下放置后，加UV能再次引起电流的显著增大。这表明吸附氧的脱附不是一次性完成的，它的脱附与所处的位置有关。
　　 第四章我们发现Au/ZnO纳米线/Au的接触在暗态下具有良好的整流性质。在I-V-T的测试过程中，我们发现这种整流性质与温度和电压有关。真空下，随着温度的升高，整流性质变的更好，达到饱和电流所需的偏压更小。使用10-1000Hz、10Vpp的正弦波、方波作为输入波形，输出波形在正向偏压变下表现出截止特性，但是在高频(1000Hz)下的波形特征会发生了扭曲。在UV照射下，波形的振幅相比于暗态时增加超过了10倍。