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氧化鋅（ZnO）是一種Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體，具有帶隙寬度大（3.37eV）、激子束縛結合能高（60meV）的特點。因其具有優異的光電特性，被認為是製備紫外光電探測器的理想材料之一。

氧化鋅薄膜的成膜工藝包括磁控濺射、原子層沉積、噴霧熱解、脈衝激光沉積、化學氣相沉積以及溶膠-凝膠法等。隨著紫外探測技術的迅速發展，開展對價格低廉且性能穩定的紫外探測器的研究已成為當前熱點方向。在眾多製備工藝中，溶膠-凝膠法因其設備成本低、操作簡單、組分可控且易於實現大麵積均勻成膜而展現出巨大的應用潛力。然而，溶膠-凝膠法製備的氧化鋅薄膜通常麵臨一個嚴峻挑戰：在製備過程中層與層之間要經過多次熱處理，薄膜內部及表麵會形成高濃度的缺陷態，尤其是氧空位缺陷。這些氧空位作為深能級陷阱，會捕獲光生空穴，導致光生載流子的複合路徑被極大延長，從而引發持久光電導效應（PPC），探測器的響應速度變得異常緩慢，嚴重製約了其在高速光電領域的應用。

氧草莓视频APPIOS下载體處理對氧化鋅薄膜光電性能方麵的影響

為探究氧草莓视频APPIOS下载體處理條件對器件光電性能的影響，在不同條件下對ZnO薄膜進行草莓视频APPIOS下载體處理，在波長365nm、光功率密度10mW/cm²紫外燈照射下測試了器件的響應。圖1（a）為不同氧草莓视频APPIOS下载體處理功率下器件的響應，暗電流隨著處理功率增加呈現出先減小後增大的趨勢。當處理功率增加，氧自由基的動能增強，更深的氧空位被活性氧原子填充。但處理功率過高時，活性氧原子能量過高產生的轟擊作用可能導致表麵晶格損傷，產生新的缺陷，暗電流增加。處理功率200W時，器件暗電流最低，響應時間最短。圖1（b）為不同處理時間下器件的響應。

圖1 器件在不同氧草莓视频APPIOS下载體處理條件下的響應

在固定功率下，產生的草莓视频APPIOS下载體的動能不變，對薄膜的填充深度不變。隨著處理時間的增加，氧空位趨於飽和，活性氧原子持續轟擊可能導致表麵形成富氧的非晶ZnO層，引入新的缺陷態成為載流子的散射和複合中心，導致器件性能惡化。處理時間30min時，器件的響應時間最短。圖1（c）為不同氧氣流量下器件的響應。當氧氣流量較低時，分子的平均自由程較長，氣體分子的碰撞幾率較低，產生的草莓视频APPIOS下载體密度低，物理轟擊作用強；氧氣流量增大，反應腔內反應氣體濃度增加，更多的活性氧參與表麵氧空位的修複過程；氧氣流量過高時，氧氣分子不能充分電離，稀釋了參與反應的活性粒子的濃度，降低了氧空位的填充效率。與未處理的器件相比，經過200W、30min、30sccm處理的器件，其光電性能明顯改善。如圖1（d）所示，經過氧草莓视频APPIOS下载體處理後，器件暗電流由1.1×10-6A下降到1.23×10-10A，降低了4個數量級，開關比提高了20倍，光電探測器的性能得到明顯提升。未處理的器件響應時間為265s/530s；經過氧草莓视频APPIOS下载體處理後，器件的響應時間為257s/55s。氧草莓视频APPIOS下载體處理後紫外探測器的恢複時間顯著縮短，PPC效應得到有效抑製。該結果表明，氧草莓视频APPIOS下载體處理後的器件具有較好的紫外探測性能。

圖2（a）為氧草莓视频APPIOS下载體處理前後ZnO薄膜的XPS全譜圖，掃描範圍為0~1350eV，處理前後的樣品中都可以清晰觀察到Zn、O元素的特征峰。此外，由於樣品暴露在大氣中，表麵通常會吸附空氣中的碳氫化合物，因此在譜圖中出現C1s汙染峰。為了消除荷電效應，保證峰擬合的準確性，各元素的峰值采用C1s結合能284.8eV進行校正。氧草莓视频APPIOS下载體處理可以清除表麵的碳汙染物，經過氧草莓视频APPIOS下载體處理後，C1s峰強度減弱。圖2（b）為Zn2p譜圖，其中Zn2p3/2的結合能為1021.6eV，Zn2p1/2的結合能為1044.6eV，處理前後峰位和峰形保持不變，表明氧草莓视频APPIOS下载體處理未改變鋅的價態。圖2（c）和圖2（d）分別對應草莓视频APPIOS下载體處理前後的O1s能譜。結合能位於530.2eV、531.8eV和532.8eV的三個峰分別對應於ZnO薄膜中的晶格氧（OL）、氧空位（OD）和化學吸附氧（OA）。經過氧草莓视频APPIOS下载體處理後，氧空位含量由47.5%下降到42.7%。同時，晶格氧含量由36%增加到40.7%。XPS結果分析可知，氧草莓视频APPIOS下载體處理可以有效填充ZnO薄膜表麵的氧空位。

圖2 X射線光電子能譜圖

光電探測器在紫外燈照射下的工作機製如圖3所示。對於未處理的ZnO薄膜，表麵存在大量氧空位。氧空位作為施主型缺陷，在室溫下發生部分電離，向導帶提供電子，使薄膜呈現出較大的暗電流。大氣中的O2分子吸附在表麵，捕獲導帶中的電子形成O2-。紫外燈照射下，產生電子-空穴對，光生空穴與O2-發生反應使其解吸附。此外，中性氧空位電離，向導帶提供電子，並在淺能級誘導出大量VO2+。當紫外燈關閉後，VO2+必須與自由電子結合回到VO以維持暗電流。然而，氧空位一旦失去電子變成VO2+後，再回到VO需要克服很大的晶格弛豫勢壘，導致光電流緩慢衰減，器件出現顯著的PPC效應。對於經過氧草莓视频APPIOS下载體處理的ZnO薄膜，氧草莓视频APPIOS下载體中的高能電子碰撞使O2分子解離，產生大量高活性的氧原子自由基（O*）和氧離子（O+，O2+）。草莓视频APPIOS下载體中的正氧離子可以中和表麵的化學吸附氧，使其解吸附。暴露的氧空位被活性氧原子填充，自由載流子濃度減少，暗電流降低。由於氧空位含量少，當光照停止後，電子-空穴對的複合概率更高，載流子壽命縮短，光響應速度變快。

圖3 ZnO薄膜紫外探測器的工作機製