Ga 摻雜ZnO 微米棒紫外光探測器的制備與特性

袁兆林，吳永煒，余璐瑤，何劍鋒，2，3，徐能昌，汪雪元，2，3，路鵬飛，2，3

（1.東華理工大學 信息工程學院，江西 南昌 330013；2.東華理工大學 軟件學院，江西 南昌 330013；3.江西省核地學數據科學與系統工程技術研究中心，江西 南昌 330013）

1 引言

紫外光（Ultraviolet，UV）探測器是一種非常重要的光電子器件，已廣泛應用在醫療、火災預防、光通信和航天航空等領域［1-3］。目前，半導體紫外光探測器主要采用氧化鎵、氮化鎵和氧化鋅（ZnO）［4-9］等作為光敏材料。其中，ZnO 具有較高的激子束縛能（60 meV）、直接寬禁帶（3.37 eV）、優良的光電特性，且原料豐富，價格低廉和無毒性，被認為是最適合用于制備紫外光探測器的材料之一［10］。

本征ZnO 為n 型半導體，它對紫外光有很強的吸收，但電學性能不佳。大量研究表明，在ZnO 中摻雜一種或多種金屬元素，如In，Al，Ag，Ga 等［11-16］，可以有效改善其電學性能。在這些摻雜元素中，Ga 被認為是最理想的元素之一，因為Ga3+的離子半徑（0.062 nm）小于Zn2+的離子半徑（0.074 nm），理論上Ga3+可以進入ZnO 晶格，取代Zn2+并占據它的位置，產生更多自由電子，從而顯著提高ZnO 的電學性能。Atiq 等［17］采用脈沖激光沉積法制備出ZnO∶Ga 薄膜，并研究了它的光致發光和結構特性。Ali 等［18］利用溶膠-凝膠法制備了ZnO∶Ga 薄膜，研究了Ga 摻雜對ZnO薄膜形貌、結構和光學特性的影響。Ghafry 等［19］采用微波輔助方法，在玻璃襯底上合成了幾種Ga 摻雜濃度ZnO∶Ga 納米棒，并系統研究了它們對亞甲基藍的光催化特性。

近年來，一維ZnO 微米（納米）棒由于具有獨特的幾何結構、較大的比表面積和易制備等特點，引起人們極大的研究興趣。迄今為止，化學氣相沉積［20］、單化學法［21］和水熱法［22］等都可以制備出ZnO 微米（納米）棒。……