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基于InGaZnO超晶格纳米线阵列的高性能透明紫外光电探测器

DOI：10.1021/acsnano.9b06311 期刊：ACS Nano 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 由于其独特的能带结构带来的高效光生载流子分离与收集特性，超晶格纳米线（NWs）作为高性能光电器件的活性材料具有巨大潜力。本研究通过常压化学气相沉积（CVD）法制备出具有超晶格结构且化学计量比可控的InGaZnO纳米线。沿纳米线轴向方向可观察到InGaO(ZnO)4+块体与InO2-层完美交替堆叠形成的周期性层状结构。值得注意的是，当配置为独立纳米线光电探测器时，镓浓度被发现会显著影响纳米线表面吸附的氧空位和氧分子数量，这些因素直接决定了纳米线通道的光电导特性?；谟呕嘏ǘ龋碔n1.8Ga1.8Zn2.4O7）的独立纳米线器件展现出卓越性能：紫外（UV）探测时响应度达1.95×105 A/W，外量子效率高达9.28×107%，上升时间为0.93秒，衰减时间为0.2秒。此外，所得纳米线还能在玻璃衬底上制备成大规模平行阵列，实现全透明紫外光电探测器，其性能达到甚至优于许多高性能透明探测器。上述所有结果均表明InGaZnO超晶格纳米线在下一代先进光电器件中具有重要应用前景。
作者： Fangzhou Li，You Meng，Ruoting Dong，SenPo Yip，Changyong Lan，Xiaolin Kang，Fengyun Wang，Kwok Sum Chan，Johnny C. Ho
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究具有超晶格结构的InGaZnO纳米线的光电导特性，以开发高性能紫外光探测器并实现全透明紫外光探测器。

研究成果

通过常压化学气相沉积法制备了具有可控化学计量比和完美超晶格结构的InGaZnO纳米线。镓浓度显著影响器件性能，当镓浓度达到最佳配比（In1.8Ga1.8Zn2.4O7）时，器件展现出优异的响应度和外量子效率。在玻璃基底上构建的大规模纳米线平行阵列实现了高性能透明紫外光电探测器，证明了InGaZnO超晶格纳米线阵列在下一代全透明光电子器件领域的巨大应用潜力。

研究不足

该研究聚焦于具有超晶格结构的InGaZnO纳米线的光电导特性，未涉及其他材料体系或器件构型。透明光电探测器的性能受限于纳米线阵列与ITO电极之间非优化的接触界面。

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