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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

紫外探测器是将一种形式的电磁辐射信号转换成另一种易被接收处理信号形式的传感器，光电探测器利用光电效应，把光学辐射转化成电学信号。近年来人们对紫外探测技术和器件的需求日益增长。紫外光探测器可广泛用于科研、军事、太空、环保和许多工业领域。是继红外和激光探测技术之后发展起来的又一军民两用光电探测技术。目前，用于紫外光电探测器目的薄膜主要有tio2薄膜、cvd金刚石薄膜、zno薄膜等。但是，zno具有其先天优势，如较高的电子迁移率，较低的制备温度和结构更容易修饰。zno 作为ii-vi 族直接宽禁带半导体材料，在室温下的禁带宽度约为 3.37 e v，对应紫外波段的光子能量，且 zno具有较高的化学和热稳定性，较强的抗辐射损伤能力，来源丰富，电子诱生缺陷较低等特点，适用于制备高性能的紫外探测器。zno作为紫外光探测器材料，在紫外光激发下的灵敏性是考量其价值的重要因素。然而，随着科技的发展，zno紫外探测器的灵敏度等局限性渐渐不能满足人类的需求，对zno紫外探测器进行性能优化以提高其应用价值非常必要。对zno进行掺杂或者引入具有高电子迁移率的材料是提高其光电学性能的技术手段。石墨烯为零带隙的半金属，具有优异的光电学性能，并且少层数的石墨烯具有极高的透光性，不会引入可见光和红外光等干扰，所以石墨烯作为金属层非常有希望改善zno紫外光探测器灵敏性。

综上所述，优化zno制备工艺，对zno薄膜进行修饰调整以提高其光电学性能，可以提高zno基紫外探测器的性能，对推动其更广阔的应用具有巨大意义。

国内外研究现状

liu等人用mocvd方法制备的n掺杂zno光电导探测器，其上升时间为1μs，下降时间为1.5μs，5v下暗电流仅有450n a，光响应度为400a/w[1]。xu等人采用射频溅射法制备的zno光电导探测器的光响应度达到了18a/w，上升时间缩短为100ns，下降时间为1.5μs，xu把器件响应速度的提升归结为zno薄膜的结晶度提高而导致的载流子迁移率升高，且指出由于该器件的指间距较小，从而减小了载流子的渡越时间，提高了响应速度[2]。haruyuki采用单晶zno制作肖特基结紫外探测器，在锌极性面的光响应度为0.185a/w，氧极性表面的光响应度则较小，为0.09a/w。haruyuki研究了zno单晶的表面缺陷，发现氧极性表面的缺陷密度比锌极性表面大2个数量级，表明表面化学反应和表面态的影响造成了两种极性表面的不同紫外光响应[3]。fabricius等制备的zno肖特基势垒探测器虽然获得了较快的光响应速度（上升时间为20μs，下降时间为30μs），但其光响应度较小（310-3a/w），作者认为可能是多晶zno薄膜中存在有大量的复合中心导致了较低的量子效率[4]。liang等人制备的肖特基紫外探测器的暗电流为1n a，光响应度为1.5a/w，上升时间为12ns，下降时间为50ns[5]。lin等制备的zn o-ru肖特基紫外探测器的暗电流为80n a，光暗电流比为225，时间常数则为13ms[6]。deng等以si(111)为衬底制作出ag-zno肖特基结紫外探测器的暗电流为54.1μa，光响应度达到0.161a/w[7]。王中林小组用zno纳米线制作的肖特基结紫外探测器比欧姆接触的探测器灵敏度上升了4个数量级，且响应时间从417s下降至0.8s，在对表面修饰处理后，响应时间内减少至约20ms[8]。

2. 研究的基本内容

（1）优化双辉等离子渗镀zno/石墨烯薄膜的制备工艺。

（2）研究石墨烯加入对zno薄膜表面特性的影响规律。

（3）研究石墨烯加入对zno/石墨烯薄膜光学性能的影响规律。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

（1）利用双辉等离子渗镀技术制备得到zno/石墨烯复合薄膜；

（2）利用电子显微镜观察zno/石墨烯复合薄膜表面形状；

4. 参考文献

[1]y liu, c r gorla, s liang, et al. ultraviolet detectors based on epitaxial zno films grown by mocvd. j. electron. mater., 2000, 29:69-74 .

[2]q. a. xu, j w zhang, k r ju, et al. zno thin film photoconductive ultraviolet detector with fast photoresponse. j of cryst. growth., 2006, 289:44-47.

[3]haruyuki endo,mayo sugibuchi,kousuke takahashi,etal.schottky ultravioletphotodiode using a zno hydrothermally grown single crystal substrate. appl. phys. lett. 2007,90,121906 .