刘 柱, 王友义, 潘志强, 王新刚, 吴春艳

(合肥工业大学 电子科学与应用物理学院,安徽 合肥 230009)

ZnTe:Ga/Si绿光光电探测器

刘 柱, 王友义, 潘志强, 王新刚, 吴春艳

(合肥工业大学 电子科学与应用物理学院,安徽 合肥 230009)

文章以Ga/Ga2O3为掺杂源,通过化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)实现了ZnTe:Ga纳米线的合成,利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)仪、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)仪、透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)、光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等表征其形貌、结构与成分,并构建了基于其的底栅场效应器件。实验结果表明,产物纳米线具有较为明显的p型半导体特性,电导率为2.55 S/cm,空穴迁移率为1.33 cm2/(V·s)。经过光刻与刻蚀工艺制备了p-ZnTe:Ga与n-Si构成的p-n异质结,测试发现制备的p-n异质结具有明显的整流特性,正向开启电压约为1.2 V,在±2 V时整流比约为500,在-2 V偏压时,器件在光的照射下光电流显著增加,响应度R为6.51×103A/W,比探测率为1.41×1013cm·Hz1/2/W。最后,探讨了基于光电探测器异质结的工作机制,发现ZnTe:Ga纳米线在光电探测领域具有很大的应用潜力。

化学气相沉积法(CVD);ZnTe:Ga纳米线;纳米器件;p-n异质结;光电探测器

0 引 言

碲化锌(ZnTe)是一种重要的Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米材料,室温下直接带隙为2.26 eV,由于具有较宽的带隙、高光电转换效率,被广泛应用于绿色发光二极管[1]、光电探测器[2]和太阳能电池[3]等领域。ZnTe纳米结构可以通过电化学沉积[4]、水热法[5]、分子束外延[6]以及金属有机化学气相沉积[7]等方法合成,然而本征ZnTe由于电阻率高,阻碍了它在光电器件方面的应用。掺杂可以有效改善纳米材料的导电性,迄今为止,Sb、N和Ga掺杂已被用于增强ZnTe的p型导电性[8-10]。

在纳米尺寸上,p-n结是构成光电子器件的基础。……