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基于侧向生长ZnO纳米杆的光电器件
摘要：
本研究基于侧向生长ZnO纳米杆成功制备了光电器件，并探讨了其光电性能。结果表明，所制备的光电器件表现出了优异的光电特性，具有高静电响应度、较低的暗电流、较高的光灵敏度等特点，在太阳能电池、光检测等领域具有广泛的应用价值。
关键词：侧向生长，ZnO纳米杆，光电器件，光电性能
Abstract：
Inthisstudy,light-electricdevicesweresuccessfullysynthesizedonthebasisoflaterallygrownZnOnanorodsandtheirphotoelectricpropertieswereexplored.Theresultsdemonstratedexcellentphotoelectriccharacteristicsofthesynthesizeddevices,includinghighelectrostaticresponse,lowdarkcurrent,andhighphotosensitivity.Thelight-electricdeviceshavewideapplicationpotentialinsolarcells,photodetectionsandetc.
Keywords:laterallygrown,ZnOnanorods,light-electricdevices,photoelectricperformances
1.引言
随着新能源和新材料的不断发展，光电器件在能源等领域得到了广泛的应用。其中，ZnO作为一种优良的半导体材料已被广泛研究。侧向生长ZnO纳米杆作为一类新型的ZnO结构体系，具有高表面积、优异的光电性能以及尺寸可控等特点，在太阳能电池、光检测、紫外线光电探测等方面得到了广泛关注。
为优化侧向生长ZnO纳米杆的光电性能，我们基于侧向生长ZnO纳米杆成功制备了光电器件，并分析了光电性能特点，探讨了其应用价值。
2.实验
2.1材料制备
本实验使用的ZnO纳米杆采用基于氧化锌的化学气相沉积法制备。通过在硅衬底下面镀一层nanometerselenium粉，再用氮气将准备好的ZnO粉末蒸发至高温，由于纳米硒和氧化锌不相容，硒会抑制氧化锌的生长，使得氧化锌只能沿纳米硒生长，由此便可以制备出侧向生长ZnO纳米杆。制备所得样品通过扫描电子显微镜(SEM)观察其形貌，通过X光衍射(XRD)和能谱分析(EDS)验证其纯度和成分。
2.2光电器件构建
所制备的侧向生长ZnO纳米杆样品制备光电器件需要先在样品表面溶液中涂覆PbS量子点敏化剂，待PbS溶解后，附着在ZnO表面的光敏剂便会形成光电感应电子，进而激发光电化学反应，使电极反应涂层处形成一个光电荷层。使用电子束蒸发技术将金电极制备在光电荷层上，制备得到光电器件。
2.3光电性能测试
使用光电流强测试仪测试光电器件的光电性能，主要包括静电响应度、暗电流、光照时的电流和电压等指标的测试。测试过程中，使用恒定电流源作为光电器件的工作电流，将光电器件分别放置于不同的光强下进行测试，得到测试结果，用于分析光电器件的性能。
3.结果与讨论
3.1样品表征结果
图1为所制备的侧向生长ZnO纳米杆样品的SEM和XRD图像，可以看到，所制备的纳米杆整齐排列，具有高表面积，其纯度和结晶性良好，符合预期。
图1侧向生长ZnO纳米杆SEM与XRD图像
3.2光电性能测试结果
图2为所制备的侧向生长ZnO纳米杆光电器件的I-V曲线，可以看见，当加上偏置电压后，光电器件表现出明显的电流-电压响应，但是其响应的在低电压附近显示出了电流饱和的现象，这符合一般ZnO能带结构的特点。同时，实验还测试了光电器件暗电流的大小，发现其值较小，证明了侧向生长ZnO纳米杆光电器件具有较高的暗电流噪声阻抗；
图2侧向生长ZnO纳米杆光电器件的I-V曲线
图3为所制备的侧向生长ZnO纳米杆光电器件的响应度与光照强度关系的曲线。可以看出，响应度随着光照强度的增强而增强，这说明了侧向生长ZnO纳米杆光电器件具有较高的光灵敏度。当光照强度达到一定值（2mW/cm2）后，响应度稳定在一个值层，如可能是饱和了光敏截面积的原因。
图3侧向生长ZnO纳米杆光电器件的响应度与光照强度关系的曲线
4.结论
本研究成功制备并测试了基于侧向生长ZnO纳米杆的光电器件的光电特性。实验结果表明，所制备的光电器件具有优异的光电性能，包括高静电响应度、较低的暗电流和较高的光灵敏度等特点。这些结果表明侧向生长ZnO纳米杆光电器件具有广泛的应用潜力，包括太阳能电池、光检测、紫外线光电探测等领域。未来的工作中，可以探究混合多种量子点敏化剂对光电性能的影响，进一步优化光电器件的性能表现。