新型Au/MgF2/ZnMgO金属-氧化物-半导体结构的制备及其紫外探测性能研究

采用两步法在蓝宝石基片上制备ZnMgO薄膜，用XPS、XRD、AFM、SEM、UV-Vis等测试分析ZnMgO薄膜中的元素化学价态、Mg含量、微结构、表面形貌和紫外吸收边等。通过优化制备工艺条件，制备出结晶度高、紫外吸收边可调的ZnMgO薄膜。采用磁控溅射技术在ZnMgO薄膜上依次沉积MgF2薄膜、Au膜和Al膜，制备出肖特基接触Au/MgF2/ZnMgO/Al金属-氧化物-半导体（MOS）结构。重点研究ZnMgO薄膜的Mg含量、结晶质量、缺陷密度和周围环境影响MOS结构紫外探测波长、光响应度、探测灵敏度、响应速度、紫外/可见抑制比等紫外探测性能的微观机理；从Au/MgF2/ZnMgO能带结构和MgF2介质层中碰撞离化引起的载流子倍增效应出发，揭示MgF2介质层增强MOS结构内在光电流增益和光响应度的物理机理。

采用水热合成技术在涂覆有ZnO籽晶层的基片上生长ZnO纳米薄膜，采用现代化仪器设备测试分析ZnO薄膜的微结构、表面形貌、紫外可见吸收谱、光致发光谱、光催化活性和表面接触角等。研究了水热反应时间、溶剂的比例、溶液浓度和金属离子浓度等对ZnO薄膜的微结构、表面形貌、紫外可见吸收边、光致发光特性、表面浸润性和光催化活性的影响，通过控制薄膜的制备工艺条件，实现ZnO薄膜的可控生长，获得具有优异光学性能、较高光催化降解效率和表面浸润性可调的ZnO薄膜，研究了薄膜性能与其微结构和表面形貌的关联性问题。.采用溶胶凝胶法制备了金属（Cu, Mg）掺杂ZnO薄膜，用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外可见分光光度计、荧光光谱仪和接触角测试仪测试薄膜的晶体结构、表面形貌、紫外可见透射谱、光致发光谱和光催化活性，研究了金属离子掺杂浓度和退火温度对薄膜微结构、表面形貌、光学带隙、光致发光谱和光催化降解效率等影响，结果表明：通过改变金属掺杂和退火温度可以调控ZnO薄膜的晶体结构和c轴择优取向，光学带隙的红移与薄膜中的金属掺杂和缺陷等有关，光学带隙的蓝移则取决于Burstein–Moss效应，一般认为，紫外发射带来自于导带和价带之间的电子跃迁，可见光发射则与氧空位和氧填隙有关。MgxZn1-xO薄膜光催化降解效率提高与薄膜平均晶粒尺寸粗糙度和氧空位数目增多有关。.采用水热法制备了Cu2O/CuO薄膜，研究了溶液浓度和反应时间对该复合薄膜的微结构、表面形貌和光电性能的影响，随着溶液浓度的增加，Cu2O的含量逐渐增多，溶液浓度为0.6 mol/L的复合薄膜具有最佳的光响应特性。采用溶胶凝胶法和水热法依次在高纯Cu片上制备Cu2O和ZnO薄膜，获得具有明显整流特性的Cu2O/ZnO异质结，研究了该异质结的微结构、表面形貌、光学性能、表面浸润性和电学特性，结果表明，籽晶层的退火温度对异质结的微结构和光电性能影响较大，退火温度为250°C的异质结具有最佳的整流特性。