ZnS@ZnO/有机纳米复合结构紫外探测器的构筑与性能研究

Ultraviolet (UV) detection has been one of most important research topics in the detection technology due to its importance and universality in the military and civilian field. However, the critical problem to affect the practical utilization of ZnO nanostructure based UV detector is the slow response due to low UV absorption efficiency and high dark current due to the low parallel resistance induced by short electronic transit route. Therefore, this project proposes that: the responsivity and its physical mechanism influenced by the nanocomposite size and the hybrid ratio of inorganic to organic matters could be studied by using the composite of ZnS@ZnO core-shell nanostructure and polyvinyl carbazole (PVK) as light absorption active zone to improve the efficiency of UV absorption and effective separation of photon-generated carriers; the low dark current of UV photoelectronic detector is achieved by constructing vertical structure using organic hole blocking layer (BCP), hole transport (PEDOT: PSS) and electron blocking layer (TPD-Si2) as carrier confinement layer, and studies the influence of carrier confinement layer and interface charge injection on the electrology and spectral response characteristic of UV detector in order to explore the methods and techniques to reduce the dark current and enhance resposivity. Finally, a kind of high efficiency, high sensitivity and low cost UV detector device could be fabricated by optimizing the detector structure and fabrication method and technique.

紫外探测技术在国防和民用方面的重要性使其成为当今的一个重要研究课题。目前影响ZnO纳米结构紫外探测器使用的关键问题是：对紫外光的吸收效率小使响应度较低、电子渡越路径较短使并联电阻值较小导致暗电流较高。为此，本项目提出利用以ZnS@ZnO纳米核壳结构及有机物聚乙烯咔唑（PVK）混合物作为光吸收活性区，来提高紫外光的吸收效率及光生载流子的有效分离效率，研究纳米复合物的尺寸、无机有机物的混合比对探测器响应度的影响和物理机制；以有机物空穴阻挡层（BCP）、空穴传输（PEDOT：PSS）、电子阻挡层（TPD-Si2）等无机材料为载流子限制层构筑垂直结构的紫外光电探测器来降低暗电流，研究载流子限制层、界面处电荷注入对该结构的紫外探测器的电学和光谱响应特性的影响，探寻降低暗电流和提高响应度的方法和技术。通过优化器件结构及制备方法和技术，制备一种高效、高灵敏度和低成本的紫外光探测器。

紫外光电探测器可以广泛地应用于紫外制导、紫外预警及紫外对抗等军事领域，也可以用于火灾预警、紫外通讯、臭氧层空洞检测等民用领域。因此，紫外探测技术进一步的开发和研究工作对现代国防和日常生活都有重要的意义。在本项目的资助下，主要开展了基于ZnO微米线紫外探测器的构建与性能研究，主要的研究内容是：一利用ZnS纳米粒子的表面修饰提高ZnO的光响应度和响应速度。二利用热退火氧化的方法制备ZnO/Ga2O3异质结构，构筑了高性能的异质结紫外探测器。该研究结果对于进一步实现更高性能的紫外探测器的应用具有一定的指导作用。随着全球工业化的迅猛发展，环境污染问题日益严重，对环境保护及对污染物的降解处理成为当今社会面临的重要问题。光催化降解污染物具有清洁、无二次污染、光降解效率高等优点，因此可以利用光降解技术来解决当今的环境污染问题。在本项目的资助下，利用简单的水热法和电化学沉积法对半导体ZnO, Cu2O等进行形貌调控，结构优化及构筑异质结构等方法，获得对有机污染物具有高降解效率与较好循环使用性的光催化剂，这对半导体材料在光催化解决环境污染问题的实际应用提供了理论基础,具有一定的指导意义。