基于ZnO微米线发光及紫外探测器件的研制.pdf

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1、密级：―中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciencesiO微米妾学位类别：学科专业：培养单位：!独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研宄工作所取得的成果。据我所知，除了特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期:学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解屮国科学院大学及屮国科学院长春光学精密机械与物理研究所有关保留、使用学位论文的规定，即：中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械

2、与物理研究所有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研宄所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：201S.^K日期：学位论文作者毕业后去向:电邮话编工作单位：通讯地址：密级:博士学位论文基于ZnO微米线发光及紫外探测器件的研制作者姓名:赵斌指导教师:赵东旭研究员中国科学院长春光学精密机械与物理研究所学位类别:理学博士学科专业:凝聚态物理培养单位:中国科

3、学院长春光学精密机械与物理研究所2015年4月ThestudyandfabricationofluminescenceandUltravioletphotodetectordevicebasedonZnOmicrowireByBinZhaoADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofScienceChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,Chi

4、neseAcademyofSciencesApril,2015摘要基于ZnO微米线发光及紫外探测器件的研制赵斌（凝聚态物理）导师：赵东旭研究员摘要紫外光电器件在绿色照明，光通信和紫外探测等方面有着广泛的应用和巨大的前景。II-VI族半导体氧化锌（ZnO）材料作为一种直接带隙半导体，其室温下具有3.37eV的禁带宽度和高达60meV的激子结合能，是一种实现室温下高效的紫外激光的候选材料，而且ZnO还具有原材料丰富，价格低廉，安全环保等优点。ZnO极易制备各种纳米结构，纳米ZnO材料由于高的结晶质量和量子效应的作用，在发光和紫外探测上具有重要应用潜力。ZnO微米结构与纳米结构相比，同样具有单晶的

5、结晶质量，并且具有更易于操作及制备器件的尺寸、自带谐振器等优点。本文围绕了ZnO微米线的可控生长和光电器件的制备进行了研究探索，并取得了如下的创新性研究成果：1.利用化学气相沉积（CVD）的方法制备出截面为四边形的氧化锌微米线，这种微米线具有F-P谐振腔模式，并通过生长温度实现了对尺寸的初步可控生长。我们使用Ag纳米颗粒对ZnO微米线进行了包覆，利用Ag等离子体基元2与微米线F-P腔模式发生强耦合，光致发光增强效果可以高达10倍。2.制备了基于单根ZnO微米线的绿光电致发光器件，其中心波长位于500nm，通过Au纳米颗粒对表面的修饰，使缺陷态的发光产生了能量转移，变为中心波长位于600nm的

6、红光电致发光器件，实现了对发光峰位和颜色的调制作用，并以此为基础通过模板控制Au纳米颗粒的分布，制备出能够同时发出红绿两种光的单根微米器件。3.利用CVD一步生长的方法制备出高结晶质量的ZnO-Ga2O3核壳微米线，I中国科学院大学博士学位论文：基于ZnO微米线发光及紫外探测器件的研制氧化锌的晶格能在6-8个原子层的范围内快速过渡到氧化锌的晶格，而且界面处无明显缺陷。利用该核壳微米线制备出高性能的日盲(200-280nm)波段的雪3崩探测器，该器件在6V下254nm处的响应度可达1.3×10A/W，探测率为141/29.91×10cm·Hz/W，响应时间小于20μs，主要性能高于目前商业Si

7、雪崩二5极管。该器件在-10V偏压下有高达5.77×10%的外量子效率，正的温度系数证明该器件的高增益来源于雪崩倍增效应。关键词：氧化锌微米线；F-P谐振腔模式；发光器件；forster能量转移；氧化镓；日盲探测器。IIAbstractThestudyandfabricationofluminescenceandultravioletdetectiondevicebasedonZnOmicrowriesBin