ZnO基紫外探测器研究进展
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ZnMgO紫外探测器研究现状1 引言ZnO是一种直接宽带隙的半导体材料(禁带宽度为3.37 eV),在室温下有很高的激子束缚能(60 meV),外延生长温度低,抗辐射能力强。
通过Mg的掺入可实现禁带宽度从3.3 eV 到7.8 eV可调的ZnMgO合金,ZnMgO作为优良的紫外光电材料在光电系统中有着广泛的应用,像LED、光探测器和太阳能电池等,特别是紫外光探测器方面的应用。
紫外探测器广泛用于矿井可燃气体和汽车尾气的监测、固体燃料成分分析、环境污染监测、细胞癌变分析、DNA 测试、准分子激光器检测等领域。
在军事上可用于导弹跟踪、火箭发射、飞行器制导以及生化武器的探测。
在现实生活中,用于火灾监测、紫外通信以及紫外线辐射的测量。
随着紫外线的广泛应用,紫外探测器在环保、医学、军事等领域将得到更广泛的应用。
作为一种宽禁带半导体材料,ZnMgO近年来受到了研究人员的广泛关注。
2 ZnMgO紫外光探测器的研究进展ZnMgO薄膜材料生长和紫外探测器的研究主要有美国、日本,印度、南韩等国家,薄膜生长方法以脉冲激光沉积(PLD),分子束外延(MBE),金属有机化学气相沉积(MOCVD),和磁控溅射等为主。
自1998年日本东京技术研究所用PLD方法在蓝宝石(0001)衬底上生长出了Mg组分达0.33的ZnMgO单晶薄膜之后,高Mg组分的ZnMgO薄膜材料生长和紫外探测器研究引起了人们的极大兴趣。
美国北卡罗那州大学,马里兰大学都相继报道了ZnMgO薄膜的生长及光学特性研究;南韩Pohang科技大学采用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长了Mg组分(0-0.49)连续可调的ZnMgO薄膜,并有X-射线衍射(XRD)谱表明未发生结构分相。
这些结果已远远超过平衡态下Mg在ZnO中的固溶度值≤4%。
以上ZnMgO薄膜大都是在单晶衬底和较高的衬底温度(350-750℃)上生长,而日本Ritsumeikan大学和印度德里大学均采用磁控溅射方法,在不加热的硅和石英衬底上生长出了Mg组分0.42和0.46的ZnMgO薄膜,结果表明薄膜仍未发生结构分相。