连续退火优化ZnO基MSM紫外光电探测器性能

本研究关注的是连续退火对基于氧化锌(ZnO)的金属-半导体-金属(MSM)紫外(UV)光电探测器性能的影响。研究中使用的ZnO膜采用射频(RF)磁控溅射技术在石英基板上制备，具有c轴取向，这种结构对于MSM器件的光电器件性能至关重要。 首先，退火过程显著提高了器件的光电响应度，这是由于退火能够优化ZnO薄膜的微观结构，减少缺陷，从而增强材料的载流子传输效率。当金属-半导体接触区域经过连续的热处理时，肖特基势垒的性能得到改善，这归功于金属(如金)与半导体(ZnO)之间的接触质量。金属原子在退火过程中可能发生了扩散，填充了界面空位，减少了非辐射复合，进而提升了光电探测器的响应速度。 然而，值得注意的是，随着退火温度的升高，实验观察到暗电流有所增加。这可能是由于温度过高导致的热载流子产生增加，或者是因为退火过程中可能出现新的缺陷，这些因素会抵消部分响应提升带来的好处。因此，优化退火条件是关键，需要找到一个平衡点来最大化响应度的同时控制暗电流。 根据金属-半导体接触理论和扩散效应，研究人员提出了一种解释连续退火作用的模型。通过理解这些机制，设计者可以更好地控制退火工艺参数，如时间、温度和气氛，以定制适合特定应用的高性能ZnO MSM UV光电探测器。 总结来说，这项研究揭示了通过连续退火工艺可以显著提升ZnO MSM UV光电探测器的性能，但同时也强调了在优化过程中对暗电流的管理。这对于推进ZnO基光电探测器在紫外线成像、通信和其他光电子设备中的应用具有重要的科学价值和技术指导意义。未来的研究可能聚焦于进一步优化退火策略，以实现更高的光电转换效率和更低的暗电流。