背入射Au/ZrxTi1-xO2/Au肖特基结紫外探测器的研究

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zibinxin
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近年来,随着一维纳米材料合成技术的突破,掀起了纳米线材料器件研究的热潮,如TiO2纳米线已经在光催化和染料敏化太阳能电池等领域得到了广泛的应用,然而由于纳米线的生长过程不易控制且尺寸较小,致使设计和制作出高性能的纳米线基紫外探测器件仍存在一定的困难和挑战。针对此问题,本论文提出一种新型以纳米线材料为基底材料的背入射肖特基结构紫外探测器。本论文采用低温水热法在FTO(F:SnO2)透明导电衬底上直接合成不同钛锆配比的ZrxTi1-xO2纳米线阵列,利用X射线衍射分析(XRD)、紫外吸收谱(UV-vis)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对ZrxTi1-xO2纳米线阵列的表面形貌和晶体结构等特性进行了一系列表征分析,探讨了不同生长条件对ZrxTi1-xO2纳米线阵列性能的影响。以ZrxTi1-xO2纳米线阵列为基底材料,通过传统光刻工艺和磁控溅射技术制作出背入射Au/ZrxTi1-xO2/Au肖特基结紫外探测器,并对器件的暗电流、光响应度、量子效率以及响应时间等特征参数进行了深入的测试分析。FTO衬底上生长的ZrxTi1-xO2纳米线阵列呈金红石相晶体结构,具有明显的纵向择优生长取向,与FTO衬底之间具有良好的附着性。SEM照片可以看出ZrxTi1-xO2纳米线排列致密且高度有序,平均粒径约为35nm,长度约1.2μm,阵列表面均匀平整,完全满足器件制作的基本要求。背入射Au/Zr0.2Ti0.8O2/Au肖特基结紫外探测器在2V偏压下,器件的暗电流仅为3.5nA,在360nm紫外光照射下,其光电流可达到704nA,器件的光响应度为0.162A/W,相应的量子效率为56.2%。器件的响应时间约为1.2s,恢复时间约为2.1s。可见这种背入射金半金肖特基结紫外探测器具有快速的光响应特性以及较高的信噪比、光响应度和量子效率。为高性能纳米线材料紫外探测器的研制奠定了良好的基础。
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