Effect of surface oxygen vacancy defects on the performance of ZnO quantum dots ultraviolet photodetector

The slower response speed is the main problem in the application of ZnO quantum dots (QDs) photodetector, which has been commonly attributed to the presence of excess oxygen vacancy defects and oxygen adsorption/desorption processes. However, the detailed mechanism is still not very clear. Herein, the properties of ZnO QDs and their photodetectors with different amounts of oxygen vacancy (V_O) defects controlled by hydrogen peroxide (H₂O₂) solution treatment have been investigated. After H₂O₂ solution treatment, V_O concentration of ZnO QDs decreased. The H₂O₂ solution-treated device has a higher photocurrent and a lower dark current. Meanwhile, with the increase in V_O concentration of ZnO QDs, the response speed of the device has been improved due to the increase of oxygen adsorption/desorption rate. More interestingly, the response speed of the device became less sensitive to temperature and oxygen concentration with the increase of V_O defects. The findings in this work clarify that the surface V_O defects of ZnO QDs could enhance the photoresponse speed, which is helpful for sensor designing.     

ZnO薄膜近带边紫外发光的研究

用ZnO陶瓷靶,采用脉冲激光沉积(PLD)技术在c-Al₂O₃衬底上制备了ZnO薄膜。通过不同温度下光致发光(PL)光谱的测量,对样品的紫外发光机理进行研究。 在较低温度(10 K)下的PL光谱中,观测到一个位于3.354 eV处的束缚激子(D⁰X)发射,随着温度的升高(~50 K),在D⁰X的高能侧观测到了自由激子的发射峰。在10 K温度下,3.309 eV处出现了一个较强的发光带A,此发光带强度随着温度升高先增大然后减小,并且一直延续到室温。重点讨论了此发光带的起源,并认为A带可归属于自由电子-受主之间的复合发射。     

生长温度对Ga掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

在不同衬底温度(室温~750 ℃)条件下,采用脉冲激光沉积(PLD)方法在石英玻璃和单晶硅(111)衬底上制备了Ga掺杂ZnO(GZO)薄膜。结果显示:衬底温度的变化导致衬底表面吸附原子扩散速率和脱附速率的不同,从而导致合成薄膜结晶质量的差异,衬底温度450 ℃时制备的GZO薄膜具有最好的结晶特性;GZO薄膜中载流子浓度随衬底温度升高而单调减小的现象与GZO薄膜中的本征缺陷密切相关,晶界散射强度的变化导致迁移率出现先增大后减小的趋势,衬底温度450 ℃时制备的GZO薄膜具有最小的电阻率~0.02 Ω·cm;随着衬底温度的升高,薄膜载流子浓度的单调减小导致了薄膜光学带隙变窄,所有合成样品的平均可见光透过率均达到85%以上。采用PLD方法制备GZO薄膜,衬底温度的改变可以对薄膜的光电性能起到调制作用。     

电极间距对ZnO基MSM紫外光电探测器性能的影响

利用金属有机物化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜。利用Au电极,在ZnO薄膜上制备电极间距不同的金属-半导体-金属结构紫外光电探测器。发现随着电极间距从150μm降至5μm,探测器响应度呈现出从15 mA/W到75 mA/W的明显提高。同时,随着电极间距的减小,器件的I-V曲线线形发生了显著改变。这被归结为电极间距变化改变了器件耗尽区宽度和电极间电阻造成的结果。     

氮掺杂发光碳纳米点的研究探索

采用微波法制备了氮掺杂碳纳米点。通过调控碳纳米点中氮元素的掺杂含量和表面的化学环境,实现了对碳纳米点发光特性的调控。在此基础上,可实现完全基于氮掺杂碳纳米点的荧光墨水、比率型荧光探针及光泵浦激光。研究目的在于探索氮掺杂碳纳米点的发光机理,揭示影响碳纳米点荧光量子效率的因素及其在生物成像、传感、防伪、信息存储、激光等领域的应用。     

Ga掺入对立方相MgZnO薄膜晶体结构的影响

采用金属有机物化学气相沉积方法生长了立方相Mg_0.56Zn_0.44O：Ga薄膜,Ga在MgZnO中的摩尔分数为2.8%~4.5%。低掺杂水平的MgZnO可以保持其良好的结晶特性。随着Ga元素的摩尔分数升高至3.1%、3.3%与4.5%,立方相MgZnO中分别出现了Ga₂O₃、ZnO与ZnGa₂O₄分相。其中,Ga₂O₃与ZnGa₂O₄相的出现是由于Ga的掺杂使这两相在MgZnO基质中饱和析出,而ZnO分相被归因于Ga的引入部分破坏了立方MgZnO的亚稳态结构状态,使组分原本就处于分相区的立方MgZnO出现相分离。     

(CdZnTe,ZnS)/ZnTe复合量子阱的光学特性研究

设计并制备了一种新型的(CdZnTe,ZnS)/ZnTe复合量子阱结构.使CdZnTe量子阱中的激子有可能在短时间内隧穿到ZnS阱层,从而达到提高光双稳器件“关”速度的目的.并通过对发光特性的研究证实在我们设计的结构中横向激子隧穿的存在,从而为进一步研究超高速光开关提供了实验依据.     

分子束外延方法生长p型氧化锌薄膜

用等离子辅助分子束外延 (P MBE)的方法 ,在蓝宝石c 平面上外延生长了p型氧化锌薄膜。在实验中采用高纯金属锌作为Zn源、NO作为O源和掺杂源 ,通过射频等离子体激活进行生长。在生长温度 30 0℃ ,NO气体流量为 1.0sccm ,射频功率为 30 0W的条件下 ,获得了重复性很好的p型ZnO ,且载流子浓度最大可达 1.2× 10 19cm-3 ,迁移率为 0 .0 5 35cm2 ·V-1·s-1,电阻率为 9.5Ω·cm。     

电子束泵浦氧化锌基量子阱的斯塔克效应

在不同功率密度的电子束泵浦条件下,对ZnO/Zn0.85Mg0.15O非对称双量子阱的荧光光谱进行了研究,并采用蒙特卡罗仿真模拟对测试结果进行了分析。模拟的结果和实验结果高度吻合。观测到了不随穿透深度变化的阱区发光峰红移,证明表面电荷积累引起了量子限域斯塔克效应。     

ZnO-Si不同退火条件对生长ZnSe薄膜的影响

研究了作为缓冲层的ZnO薄膜在不同的退火时间、退火温度下退火对Si衬底上生长ZnSe膜质量的影响。当溅射有ZnO膜的Si(111)衬底的退火条件变化时，从X射线衍射谱（XRD）和光致发光谱（PL）中可见，ZnSe(111)膜的晶体质量有较大的变化。变温的PL谱表明，Si衬底上生长的具有ZnO缓冲层的ZnSe膜的近带边发射峰起源于自由激子发射。