准三维纳米结构p-ZnO：Fe/n-GaN基自驱动紫外光电探测器

李海霞，王 宇，林威威，刘冰怡，张中原，刘 阳

武汉工程大学光电信息与能源工程学院、数理学院，光学信息与模式识别湖北省重点实验室，湖北 武汉430205

紫外光电探测器由于在空间信息传输、火灾探测、导弹羽焰检测以及生物医学等方面的广泛应用而成为近年来的研究热点。II和VI族金属氧化物ZnO作为第三代宽禁带半导体材料，不仅具有环境友好、资源丰富以及生产成本低等优点，而且能够在低温下生长，所得的各种ZnO微纳结构具有高的激子束缚能和稳定性。ZnO的带隙约3.37 eV，其直接带隙跃迁几率比间接带隙跃迁几率高，因而具有更高的吸收系数，成为制备紫外光电探测器件的理想材料［1-3］。

紫外光电探测器根据光生电子-空穴对分离方式分为两种类型：光电导型和p-n结型探测器。其中，p-n结型紫外光电探测器实质上是一个反向偏置的p-n结二极管，其具有工作电压低、饱和电流低、自驱动响应及响应速度快等诸多优点。因此，构建性能优异的ZnO基p-n结成为关键的科学问题。

ZnO由于氧空位（oxygen vacancy，VO）、Zn间隙（Zn interstitial，Zni）等天然施主缺陷而成为n型半导体。因此，可以利用n-ZnO与GaN、AlGaN、Cu2O、NiO、Si、CuSCN等p型半导体构筑n-ZnO基p-n异质结［4-9］。另外，通过p型元素掺杂将天然n-ZnO转变为p-ZnO，也可构建p-ZnO基p-n异质结。由于一维p-ZnO纳米材料具有尺寸小、比表面积大、载流子迁移率高和吸收系数高等优点，故合成一维p-ZnO纳米材料并选择合适的n型半导体与之构建p-n异质结，有望得到高性能的紫外光电探测器。在众多n型半导体材料中，GaN和ZnO具有相同的六方纤锌矿结构和相近的晶格常数，二者的晶格失配率较低，仅为1.9%。……