MSM结构InGaZnO紫外探测器的制备及性能研究.docx

MSM结构InGaZnO紫外探测器的制备及性能研究摘要】利用等离子体辅助的脉冲激光沉积技术在面蓝宝石衬底上，在室温条件下制备了非晶InGaZnO薄膜，在其基础上制备了金属-半导体-金属结构紫外探测器，并测量了探测器的光谱响应和时间响应特性关键词】非晶InGaZnO；金属-半导体-金属结构；紫外探测器、引言紫外光电探测器由于其在军事和民用等方面有着广泛的应用，如导弹制导、紫外通讯、太空研究、环境与生物学研究、明火探测等[1]，近年来，受到了科研工作者的广泛关注InGaZnO凭借其在可见光区高度透明、可室温生长、高迁移率等特点，已经得到了广泛的应用然而，关于InGaZnO应用到紫外光电探测器中的研究报道却很少[2]o本文采用等离子辅助的脉冲激光沉积技术制备了非晶InGaZnO基MSM结构紫外光电探测器实验PLD使用的激光器为Nd：YAG脉冲激光器(Quantel-BrilliantB)激光波长为355nm,激光脉冲宽度为5ns,脉冲频率为10Hz,单脉冲能量为170mjo靶材采用InGaZnO陶瓷靶(纯度〉99.99%,In：Ga：Zn=1：1：1)o为了使衬底表面清洁，将衬底依次放入丙酮、乙醇和去离子水中超声浴15mino靶材与衬底的间距设定为70mm。

背底真空为6.0X10-5Pa,通入高纯氧气(纯度＞99.99%),并用高压离化装置(电压：0.45kV)将通入的氧气离化氧气流量为20seem,氧分压稳定在5.0Pa,薄膜在室温条件下生长2ho利用热蒸发技术在a-InGaZnO表面蒸镀了厚度为60nm的Au薄膜InGaZnO薄膜的晶体结构由X射线衍射仪(XRD,D/max2600/pc)进行测量分析表面形貌采用扫描电子显微镜(SEM,HitachiSU70)进行表征光学吸收性质通过紫外可见分光光度计进行测量电学特性由霍尔测量系统进行测量探测器的光谱响应特性由光谱响应测量系统(ZolixDR800-CUST)测量获得时间响应测量采用Nd：YAG脉冲激光器(266nm,10ns)作为激发源三、结果与讨论为了研究a-GIZO基MSM结构紫外光电探测器的光谱响应特性,对探测器进行了无偏压及外加偏压条件下的光谱果,结果表明探测器在0V时有明显的响应，探测器在0V响应测试，图2(a)中黑色实线为探测器在0V下的测试结时的响应度为4mA/W,响应峰值位于310nmo探测器下0V时的响应被归因于非对称电极的形成测试结果表明探测器的响应度随着偏压的增大而增强，且响应峰值均位于310nm,图2(b)所示为在探测器在0V及外加偏压下的响应峰值变化曲线,由图可知，探测器的响应度随外加偏压增大呈线性增长趋势，且响应度从0V时的4mA/W上升至10V时的1.17A/W。

图3为a-lnGaZnO基MSM结构紫外光电探测器在5V偏压下测量的时间响应图谱，由上升延的10~90%可推断出探测器的响应时间为14.7PSo由图可知，时间响应的衰减边可以被二阶e指数衰减公式很好的拟合，并得到两个时间常数，分别为0.13mS和2.25mSo四、结论利用等离子体辅助的PLD技术制备了MSM结构紫外光电探测器，对探测器进行了在外加偏压下的光谱响应测试，结果发现探测器的响应度随外加偏压的增大呈线性增长趋势，且响应峰值均位于310nm,探测器在10V时的响应度为1.17A/WO对探测器进行了时间响应测量，得到其在+5V偏压下的响应时间为14.7[3So通过对a-lnGaZnO基MSM结构紫外光电探测器的制备与表征，表明a-lnGaZnO可以成为制备高效率紫外光电探测器的候选材料参考文献】"1!ZhengJ,QiaoQ,ZhangZZ,etal.CubicMgZnODeep-ultravioletPhotodetectorwithHighReSponSivity[J].Chin.J.Lumin.发光学报)，2014,35(11)：1291-1296(inChinese).[2]YaoJK,XuNS,DengSZ,etal.ElectricalandPhotosensitiveCharacteristicsofa-INGAZNOTFTsRelatedto2011,58OxygenVacancy[J].IEEEElectronDeviceLett.4)：1121-1126._3]NomuraK,OhtaH,TakagiA,etal.Room-temperaturefabricationoftransparentflexiblethin-filmtransistorsusingamorphousoxidesemiconductors[J].Nature,2004,432：488-492.。