In、Al共掺杂ZnO一维纳米结构制备及光电性质研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanyan0503
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一直以来,人们对纳米材料有着越来越浓厚的兴趣,特别是半导体纳米材料显得尤为突出。在众多纳米半导体材料中,氧化锌(ZnO)以其独特的性质强烈的吸引着人们眼球,有着不可替代的位置,特别是在室温下具有3.37 eV的宽带隙,激子束缚能高(60 meV)等优点。与纯的相比较,Al掺杂的ZnO具有较高的电导率和光透射性,因此,Al掺杂的ZnO更适合用于透明半导体导电材料。In、Al共掺杂的ZnO不但可以增加载流子浓度提高导电性,而且,由于 In和Al的原子半径与Zn相近,掺杂后不易引起晶格畸变,In、Al共掺杂ZnO一维纳米结构有望成为性质优良的透明导电材料。  本文采用化学气相沉积(CVD)的方法合成了In、Al共掺杂ZnO纳米线和纳米串的准一维结构,并且通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDX)、X射线衍射(XRD)对样品的形貌、结构和成分进行表征。通过XRD非常明显地看出,只有一套典型的ZnO六角纤锌矿结构的衍射峰,从EDX能谱上分析,合成的这些纳米串是由Zn、O、Al和In元素组成,表明In和Al已经成功的掺杂进ZnO晶格。  采用了方法简单的模板技术制作In、Al共掺杂一维ZnO纳米结构的电极,Au作为电极材料形成肖特基接触。采用紫外光作为激发光源,研究了光电导的机制并分别对In、Al共掺杂ZnO纳米线和纳米串结构的光电特性,包括在暗环境及紫外照射下的伏安特性,光电响应率和光电响应时间进行了研究。  实验表明组装的器件可以用于光电探测,纳米串结构的光电流响应时间小于0.5 s,衰退时间大约为23 s;纳米线结构的光电流响应时间为0.5 s,衰退时间大约为33 s。
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