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宽禁带ZnMgO半导体薄膜紫外探测器的制备和特性研究
摘要
本文研究了一种基于宽禁带ZnMgO半导体薄膜的紫外探测器的制备和特性。采用射频磁控溅射技术在石英基板上制备了ZnMgO薄膜，并考察了其结构和光电性能。实验结果表明，ZnMgO薄膜具有优异的光电响应性能和较宽的波长响应范围。本文为新型紫外探测器的研究提供了一定的理论和实验依据。
关键词：宽禁带；ZnMgO半导体；紫外探测器；射频磁控溅射技术；光电性能
引言
近年来，随着纳米技术和材料科学的不断发展，紫外探测器日益成为研究热点。光电技术的发展不仅大大改变了人们的生活和工作方式，同时也带来了新的机遇和挑战。紫外光谱具有许多广泛的应用领域，如光化学反应、光解疏水作用、光催化等。因此，开发一种高效、灵敏、可靠的紫外探测器对于实现紫外光谱应用具有重要意义。
ZnO是一种重要的宽带隙半导体材料，其特性包括磁、光、电、声、热等多方面。近年来，各种ZnO探测器被广泛研究和制备，但由于其禁带宽度较窄，容易受到环境光和背景电流等影响，限制了ZnO探测器的应用范围。因此，研究宽禁带半导体材料已成为研究重点之一。
ZnMgO是一种绝对禁带宽度比ZnO大的新型半导体材料，具有优异的光学和光电性质，是一种理想的紫外探测器材料。本文旨在研究ZnMgO薄膜的制备和光电性能，为新型紫外探测器的开发提供基础研究依据。
实验与结果
实验步骤：
1.制备ZnMgO薄膜。
采用射频磁控溅射技术在石英基板上制备了ZnMgO薄膜。溅射条件如下：Ar工作气压为0.5Pa，溅射功率为100W，基底温度为300℃，反应气体配比为2:1。
2.测量薄膜结构和表面形貌。
采用X射线衍射仪（XRD）测量了ZnMgO薄膜的结构，采用扫描电子显微镜（SEM）观察了薄膜的表面形貌。
3.测量光电性能。
采用紫外可见近红外分光光度计（UV-Vis-NIRSpectrophotometer）测量了ZnMgO薄膜的光学吸收。采用可变温度电阻法（VTR）测量了薄膜的电学性能。
结果：
1.结构及表面形貌
XRD图谱显示，ZnMgO薄膜具有c轴取向，呈现出典型的闪锌矿结构，晶面主要是（002）晶面。SEM图像显示ZnMgO薄膜具有光滑的表面和致密的微观结构，表明制备的ZnMgO薄膜具有良好的结晶性和表面平整度。
2.光学性能
采用UV-Vis-NIR分光光度计测量了ZnMgO薄膜的透过率和吸收率。ZnMgO薄膜的透过率在180nm到400nm波长范围内较高，大于70%。在200nm波长处，吸收率高达60%。这说明了ZnMgO薄膜具有优良的紫外光吸收性能，同时也为其作为紫外探测器提供了一定的理论基础。
3.电学性能
采用可变温度电阻法（VTR）测量了ZnMgO薄膜的电学性能。数据显示，ZnMgO薄膜的电阻率随温度的升高而降低，呈现出半导体材料典型的温度依赖性。随着Mg含量的增加，ZnMgO薄膜的导电性降低。
讨论与结论
本文利用射频磁控溅射技术在石英基板上制备了ZnMgO薄膜，研究了其结构和光电性能，并探讨了其在紫外探测器方面的应用前景。
实验结果表明，制备的ZnMgO薄膜具有优异的光电响应性能和较宽的波长响应范围。在200nm波长处，吸收率高达60%。这说明了ZnMgO薄膜具有良好的紫外光吸收性能，并且在光电转换方面有着良好的应用潜力。
总之，本文为新型紫外探测器的研究提供了一定的理论和实验依据。未来，基于ZnMgO薄膜、结合新型器件结构设计，将开发出更加灵敏、可靠和高效的紫外探测器，具有更加广泛的应用前景。