声表面波ZnO薄膜紫外探测器的响应机制研究-论文.pdf

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1、第36卷第1期压电与声光Vo1．36No．12014年O2月PIEZCIELECTRICS＆ACOUSTOOPTICSFeb．2014文章编号：1004—2474(2014)01—0012—04声表面波ZnO薄膜紫外探测器的响应机制研究彭文博，贺永宁，赵小龙，刘晗，康雪，文常保(1．西安交通大学电子与信息工程学院，陕西西安710049；2．长安大学电子与控制工程学院，陕西西安710064)摘要：通过射频磁控溅射法在以128。y_xLiNbO。为压电衬底的声表面波(SAW)小波器件上沉积了一层ZnO薄膜作为紫外光敏感膜，利用网络分析仪对所

2、制备探测器的紫外光响应特性进行了测试。实验结果表明，在波长365nm、光强210~W／cm。的紫外光照射下，探测器的频移量最大可达到37kHz，且具有良好的可重复性。探测器的紫外光响应过程和暗场恢复过程均包含了一个快过程和一个慢过程，前者决定于Zn0薄膜表面氧气分子的吸附与解吸附过程，而后者则决定于外界氧气分子与ZnO内部本征缺陷间的慢交换过程。最后，结合声电效应和半导体光电导效应分析给出了探测器紫外光响应过程和暗场恢复过程的理论公式。该文对基于ZnO薄膜的高灵敏度SAW紫外探测器响应机制的揭示，为其瞬态特性的改善和实用化提供了思路。关

3、键词：声表面波；ZnO薄膜；氧气吸附与解吸附；本征缺陷中图分类号：TM23；TN65；TP212文献标识码：AInvestigationofResponseMechanismforZnOThinFilmBasedSurfaceAcousticWaveUltravioletDetectorPENGWenbo，HEYongning，ZHAOXiaolong，LIUHan，KANGXue，WENChangbao。(1．SchoolofElectronicsandInformationEngineering，Xi’anJiaotongUnive

4、rsity，Xi’an710049，China；2．SchoolofElectronicsandControlEngineering，Chang’anUniversity，Xi’an710064，China)Abstract：AZnOthinfilmasultraviolet(UV)illuminationsensinglayerwasdepositedthroughradiofrequencymagnetronsputteringonthesurfaceacousticwave(SAW)waVeletdevice。whichwasfa

5、bricatedonthe128。y—XLiNbO3piezoelectricsubstrate．ThecharacteristicsofUVilluminationresponseofthedetectorweretestedandmeasuredusinganetworkanalyzer．Theexperimentalresultsshowedthatamaximumfrequencyshiftof37kHzcouldbeobtainedwitha365nm210／~W／cm。UVilluminationandthedetector

6、hadagoodrepeatability．Further，theUVresponseprocessandtherecoveryprocessbothcontainedafastperiodandaslowperiod．Thefastperioddepen—dedontheadsorptionanddesorptionofoxygenmoleculesatthesurfaceofZnOthinfilm，andtheslowperioddepen—dedontheslowexchangeprocessbetweentheoutsideox

7、ygenmoleculesandthenativedefectsinsideZnOcrysta1．Atlast。thetheoreticalformulasfortheUVresponseprocessandtherecoveryprocesswerederivedbycombiningtheacoustoelectriceffectandthephotoconductivityeffect．TheinvestigationofresponsemechanismoftheZnOthinfilmbasedSAWUVdetectorwith

8、highsensitivityprovidedsuggestionsfortheimprovementoftransientcharacteristicsandthepracticalityofthedet