有机/ZnMgO复合薄膜结构新型紫外探测器的研究

紫外探测器广泛应用于火警、天文、航空航天、生化武器探测、气象、医疗卫生、导弹预警和跟踪以及紫外通信等领域。本课题拟用n型ZnMgO作电子传输层，用有机材料作空穴传输层研制有机/无机复合薄膜新型紫外探测器，以解决无机宽禁带半导体空穴传输和有机电子传输的困难。用MBE生长ZnMgO合金薄膜，优化生长和退火条件制备出禁带宽度在紫外区可调的高质量薄膜。用RHEED、AFM、XRD、Raman光谱、PL光谱、吸收光谱和光电流谱及其偏振特性等技术研究薄膜的结构和光学性质，研究组份对禁带宽度、应力、声子、激子以及激子激发态过程的影响。用一种化合物进行n型掺杂，制备出低阻n 型ZnMgO合金薄膜，用Hall结合I-V等电学方法研究ZnMgO薄膜的n型掺杂机制。优选与ZnMgO 合金薄膜能带匹配的有机材料，以提高器件的性能。探索紫外探测器的制备工艺。上述关键技术的研究，将有力促进我国在该领域的自主创新研究。

紫外探测器可广泛应用于火警探测、天文学观测与研究、航空及航天、气象环境监测与预报、医疗卫生与生物工程、生化武器探测、导弹预警和跟踪，以及地对空、空对空通信等领域。本课题用ZnMgO作电子传输层，用有机材料作空穴传输层，研制有机/无机复合薄膜新型紫外探测器，以解决无机宽禁带半导体空穴传输和有机电子传输的困难。其制备的器件具有成本低、寿命长、驱动电压低、体积小、重量轻、响应时间快、敏度高、耐高温抗辐射、抗强磁场干扰等优点，因而ZnO基合金薄膜/有机复合紫外探测器的研究具有重要学术价值和实用前景。该项目的研究对国家的经济建设、社会发展和国家安全具有非常重要的意义。. 本项目对大组分Mg的ZnMgO合金薄膜、优选有机材料及其紫外探测器进了深入系统地研究，获得了一系列具有创新性研究结果，其主要结果如下： 1. 用MBE在蓝宝石、石英和ITO三种衬底上引入MgO和低组分Mg的MgZnO缓冲层，再生长大组分Mg的高质量MgZnO合金薄膜，解决了生长大组分Mg的MgZnO合金薄膜相分离问题，尖锐的吸收峰从269nm到370nm可控生长，表明ZnMgO合金薄膜具有较高的质量及光谱响应从紫外到日盲区域，即MgZnO薄膜满足制备紫外探测器的要求；2. 成功制备出了光学响应大、时间响应快的Al-ZnO薄膜紫外探测器和Ga-ZnO薄膜紫外探测器，这是文献报道中性能较好的紫外探测器；3. 制备出了NPB/PBD薄膜结构紫外探测器、PEDOT:pss/ NPB/PBD薄膜紫外探测器、PEDOT:pss/ NPB:BALq薄膜紫外探测器和glass/ITO/PEDOT:PSS/TAPC:PBD/LiF/Al薄膜紫外探测器，这是文献报道中性能很好的紫外探测器。4. 提出并实现了较高性能的ZnO紫外光敏电阻器、ZnMgO日茫光敏电阻器（一种紫外探测器），有关工作还没有见到报道；5. 提出并实现了高性能的NPB/MgZnO紫外探测器，光响应在紫外区，峰值在342 nm，最大响应为0.19×10 A/W。光暗电流比达1.1*105，有关工作还没有见到报道。该项目已超额完成了预期研究目标。部分研究结果已达到国际领先水平。. 受本项目资助发表SCI论文23篇，EI论文1篇（影响因子之和为45）；申请发明专利6项，其中授权1项；培养博士研究生7名，硕士生5名。