一维ZnO纳米结构表面态的调控及其在自供能光电探测和温度存储方面的应用

发布时间：2020-06-25 04:40

【摘要】：对于ZnO纳米结构来说,带隙较宽,激子束缚能较大,是纳米器件非常重要的组成部分,逐渐成为第三代半导体材料的热点研究材料。在本论文中,先通过物理气相沉积法制备出了纯ZnO纳米线,然后将其制成基于单根ZnO纳米线的双端电子器件,由此来研究其电输运性能,光响应性能,存储性能。以下是主要的研究结果:在电输运性能方面,器件的电输运性能不是很稳定,容易受到外界各种因素的影响。在本章中,可通过控制外加单向/双向偏压,从而精确控制具有两个相同电极的基于单根ZnO纳米线的双端电子器件的电输运性能。对于基于单根纳米线的双端电子器件,其表面态丰富,形成了两个背对背串联电阻的二极管,两端电极附近陷阱的填充和释放可以很好地调节表面势垒的宽度和高度,陷阱的填充和排空状态可由外界偏压控制以此来调控器件的电输运性能。此外,在较低的操作偏压和室温下,陷阱的填充和排空状态可以很好地保持,从而形成可调的非易失性存储特性。在光响应方面,基于单根ZnO纳米线的双端电子器件在紫外光的区域范围内有较强的光响应,通过给器件施加一定的外加偏压可改变器件的势垒高度与厚度,经过调制后,器件的陷阱的势垒厚度和高度均减小,有利于光激电子—空穴对的快速分离,从而提高器件的光检测性能,响应和恢复速度,同时实现自驱动光检测功能。在信息存储方面,目前大多数阻变存储器的写入方式为外加偏压,在本章中制备了一种以温度为写入方式的温度存储器并探究了其巨热阻效应。高温时,陷阱中的电子被激发,从陷阱中逃逸出来,温度升高,陷阱中电子被激发的程度也增加,从而获得不同的阻态,当温度恢复至室温时,给其施加一定的外加偏压,电子又重新从负极注入到陷阱中,器件恢复至初始状态。从而实现一种温度写入,电压擦除的可循环使用的温度存储器。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP333;TN36;TB383.1
【图文】：

示意图,纤锌矿,晶体结构,示意图

2图 1.1 纤锌矿型 ZnO 的晶体结构示意图Fig. 1.1 Crystal lattice of wurzitic ZnO semiconductor空间结构按四面体结构排布，氧原子层和锌原子层离子的周围环绕着四个 Zn 阳离子，且这四个阳离子 Zn2+和 O2-的电负性不同，O2-电负性要强于 Zn2+，因也使得 ZnO 内部产生缺陷，空位和间隙，一般情况晶格常数为：a=0.325 nm，c=0.52 nm，由晶格常数可长的特性。纤锌矿 ZnO 的基本物理参数如表 1.1 所示：

示意图,电子漂移,半导体,示意图

图 1.2 半导体内空穴和电子漂移运动示意图.2 Schematic diagram of hole and electron drift motion in semiconduc，载流子在电场中还受到其他因素的影响，比如说散射动时，会与一直不停运动的晶格原子或者杂质粒子发生度和运动方向发生改变[7]。压阻性质体施加一定的应力时，半导体会产生一定的形变，除此构也会发生一定的相应的变化，因此会导致半导体材料化。有一些半导体材料对压力是非常敏感的，当压敏材时，存在着一个阈值电压，当外加电压高于该值时就会的细微的变化都会引起电流的迅速改变，基于此种特征的半导体材料在一些方面有很广泛的应用，基于一维纳机近年来得到了国内外学者的热切研究[8-11]。

【参考文献】