基于多元金属氧化物纳米线的紫外光探测器件的研究

Due to their tunable band gap, optical obsorption, optoelectronic conversion and electric transport properties with the variation of metal molar ratios, mutlinary metal oxides have attracted great attention in recent years. Developing multinary metal oxide nanowires and investigated their applications as ultraviolet/deep ultraviolet photodetectors are vital for their real applications. In this project,we will try to synthesize high quality multinary metal oxide nanowires with wide band gaps via chemical vapor deposition process and study their applications as ultraviolet/deep UV photodetectors. the main contents include: (1) Synthesizing high quality multinary metal oxide nanowires with excellent optical absorption and optoelectronic conversion features by fine tuning the experimental parameters; (2) By using proper transfer techniques, we will transfer the as-synthesized nanowires to proper substrates to fabricate large scale, high quality and functional UV/deep UV photodetectors, including transparent and flexible photodetectors. (3) Investigating the relationship between the device properties and materials structures, components, and device structures. Our work will provide useful experimental information for high quality UV/deep UV photodetectors based on multinary metal oxide nanowires, especially for the next generation photodetecting technique.

多元氧化物由于其带隙、光学吸收、光电转换以及电流传输方面的性质能够随着材料本身的金属元素的成分、比率不同可以得到很大范围的调控。因此深入研究多元氧化物纳米线的合成，并研究其在紫外/深紫外光探测方面的应用，具有非同寻常的意义。本项目主要采用气相沉积法合成具有优异光学吸收和光电转换性能的宽禁带多元金属氧化物半导体纳米线，并探索其在紫外/深紫外光探测方面的应用。主要研究内容包括：(1)通过对反应条件的调控，来控制获得具有优异的光学吸收和光电转换性能的多元金属氧化物半导体纳米线;(2)采用相适应的转移技术将其转移至合适的衬底上来研制大面积、高性能以及功能化的紫外/深紫外光探测器件，包括透明/柔性探测器件等。（3）探索器件性能与材料形态结构、组分及器件结构的关系。该项目的实施，为多元金属氧化物纳米线的紫外光探测器件的研制奠定一定的实验基础及依据，并为下一代光探测技术提供有意义的思路。

本项目围绕基于多元金属氧化物纳米线的紫外探测器的关键科学和技术问题开展了系统的科学研究工作。在项目实施期间，着重完成了以下几个方面的工作，并取得了比较显著的研究成果：.1. 系统地研究了多元金属氧化物纳米线的可控合成与性能调控，获得了高性能的ZnGa2O4纳米线、InGaO3(ZnO)超晶格纳米线、Zn2SnO4纳米线等，并对其微结构和电学性能进行了深入的研究。.2. 开展了系统的基于多元金属氧化物纳米线的紫外探测器的研究，其中基于InGaO3(ZnO)超晶格纳米线的紫外光探测器实现了高达5.3x104A/W的响应度和1.9x107%的外量子效率。所研制的柔性器件在弯曲数千个循环后仍保持优异的光响应稳定性。TiO2-ZnTiO3异质纳米线的光谱响应度和外量子效率分别为1.1x106和4.3x108%。.3. 研制了基于多远金属氧化物异质结构的高性能柔性紫外图像传感器以及紫外-可见-近红外图像传感器，实现了对不同图案的清晰识别。.在项目执行期间，取得如下成果：.论文：在Chemical Society Reviews、ACS Nano等期刊发表SCI收录论文25篇，均标注了本项目基金号。其中4篇论文入选ESI全球高被引论文，4篇论文被作为封面论文发表。.奖励：获得北京市科学技术奖一项（排名第一，尚未公布奖励等级）。.专利：授权国家发明专利两项。.会议：在国际学术会议做邀请报告10次，国内学术会议上做邀请报告7次。.研究生培养：依托本项目目前在读博士研究生5人，硕士研究生2人。其中3名博士研究生将于明年毕业。