p–GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治异质结紫外光电探测器光电性能

作者：李刚; 付政伟; 宋艳东; 马宗义; 刘子童; 冯礼志; 冯思雨

来源：表面技术, 2023, 52(06): 384-391.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.035

• 异质结
• 光电探测器
• CVD
• 响应度
• 比探测率
• 外量子效率

目的 通过设计一种新型p–GaN/ZnO(薄膜+纳米线)三明治异质结结构，提高ZnO对紫外光的响应。方法 利用化学气相沉积(CVD)方法 ，在蓝宝石/GaN衬底上生长出纳米线+薄膜交错排列的ZnO，得到具有三明治结构的p–GaN/ZnO材料。通过旋涂Ag纳米线(NWS)、滴银胶为电极，制备三明治结构的异质结紫外(UV)光电探测器。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征物相及形貌；利用光致发光(PL)和拉曼(Raman)光谱分析晶体结晶情况；利用半导体分析测试仪对该三明治异质结UV光电探测器进行光电性能测试，得到其光电性能变化规律。结果 该三明治结构光电探测器顶部为ZnO薄膜，中间为ZnONWS与纳米片交错排列分布，底部为GaN。这种二维(2D)/一维(1D)/2D结构使入射光在结构内多次反射和散射，提高了光程长度，进而提高了光吸收。另外，由于p–GaN和n–ZnO形成PN结，在内建电场作用下，可以有效提高光生电子–空穴分离效率。光电性能测试结果 表明，在偏压2V、光功率密度520μW/cm2(365nm)条件下，响应度(R)为35.8A/W，上升时间(tr)为41.83ms，下降时间(td)为43.21ms，外量子效率(Eq)为122%，比探测率(D*)为1.31×1012cm·Hz1/2·W-1。结论 通过一步CVD法制备新型p–GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治结构UV光电探测器，可以有效提高ZnO对紫外光的响应，为探索新式结构光电探测器提供可能。

• 单位
  营口理工学院; 辽宁工程技术大学; 中国科学院金属研究所