紫外探测器被广泛应用于空气质量监测,紫外通信,导弹预警等领域。近年来,一维氧化锌微纳米结构紫外探测器由于其低的暗电流和高响应速度受到广泛的关注,除了氧化锌自身独特的半导体和压电性能,金属/氧化锌电极接触处的结构性能或者金属修饰氧化锌表面也对器件的性能有很大的影响。但是,基于一维氧化锌微纳米结构的紫外探测器的光响应性能需要进一步提高。这需要对氧化锌的能带进行调节,一般采取某种方法,如元素掺杂,或压力调节,或表面修饰。基于此,耦合压力调节与表面修饰,肖特基结与压力将共同作用,大幅弯曲表面能带,加强内建电场,增加电荷的空间分离效应,大幅减少响应与恢复时间,这将是提高光响应性能的新思路。
武汉光电国家实验室、物理学院高义华教授领导的研究组从功能纳米材料出发,借鉴柔性技术,研制了可弯曲的基于Au 颗粒修饰的ZnO微米线紫外光电探测器。 测试结果表明,在形成肖特基节并外加0.55%的弯曲后,这种紫外探测器的响应恢复时间由142.4s,经由0.7s并最终降低到0.1s以下,其暗电流降低了5个数量级,开关比最终高达2.4x106。该探测器使得低功耗高灵敏度的紫外探测器成为可能。
2015年8月10日,该项成果“ 基于局域肖特基势垒和压电势耦合效应的ZnO微米线紫外光电探测器”(Enhanced photo-response properties of a single ZnO microwire photodetector by coupling effect between localized Schottky barriers and piezoelectric potential)发表在Opt. Express (vol. 23, Issue 16, DOI:10.1364/OE.23.021204, 2015)上。相关研究得到了国家自然科学基金(11204093, 11374110),中央高校基本科研业务费(HUST: 2014TS124)的资助。
图 (a)器件原理示意图;(b)金颗粒修饰的ZnO微米线器件;(c)金颗粒修饰的ZnO微米线器件在不同压缩弯曲程度下电压-电流特性曲线;(d)金颗粒修饰的ZnO微米线器件在不同弯曲程度下的紫外光响应曲线。
(责任编辑:陈智敏)