论文摘要
ZnO作为重要的短波长光电材料在紫外探测领域具有极为广阔的发展前景,紫外探测技术无论在生产生活还是国防科技中的应用愈来愈广泛。本论文探究了溶胶-凝胶方法（Sol-Gel）和磁控溅射方法制备的ZnO薄膜光敏器件的性能,寻求最佳的制备工艺;从理论上分析了光电导器件的工作机理及性能参量的影响因素:最后从电子能态的角度定性地分析了ZnO中点缺陷以及Mg掺杂对能带结构的影响。利用Sol-Gel法制备ZnO薄膜,获得了响应速度快和灵敏度高的MSM结构光电导型紫外光敏器件,通过表面封装有效地屏蔽了表面光电导对器件的影响,明显改善了器件的稳定性。采用正交试验设计安排18项试验,分析后得到具有最佳响应时间和灵敏度的优化工艺参数为:搅拌时间2.0h、甩膜速率4000rpm、甩膜层数3层、退火温度500℃、退火时间2.5h、预处理温度200℃、叉指间距0.109mm。测得器件的响应和恢复时间分别为5s和3s,在0.85mw/cm2紫外光强下的灵敏度（暗电阻与光电阻之比）为R/R0=26,电阻随紫外光强增加呈指数规律减小。以反应磁控溅射方法在Al2O3基片上制备了ZnO薄膜,测试发现样品具有非欧姆接触,其中未经后期退火处理的样品具有较好的响应特性和灵敏度。探究ZnO靶材的烧结工艺并最后制备了符合要求的磁控溅射靶材。运用半导体理论分析了光电导型光敏器件的敏感机理、晶格缺陷和陷阱中心的作用以及影响器件性能的各种因素。采用CASTEP软件包计算了点缺陷模型Zn9O7、Zn8MgO7的电子能态分布,并与标准化学计量比的本征ZnO能带结构和电子能态密度相比较,分析其能带变化的微观机理,指出填隙Zn和空位O在能带结构中起类似杂质能级的作用,而Mg替代Zn位对Zn和O的成键情况均有影响,并且导致Zn4s态向高能端的偏移大于O2p态向高能端的偏移,最终导致带隙增大。