MgZnO紫外光电探测器响应度特性研究

通过改变电压可实现紫外光电探测器的光响应度变化，并能观测其响应度是否出现饱和现象。此外，一些报道结果显示^[49-51]，器件的响应度峰值或者截止边都会出现不同程度的红移，但只有少数人明确指出通过变电压测量响应度的过程中，对于起因并没有给出充分的解释，只是简单地认为是由电压引起的温度效应导致的红移现象。实际上，由温度热效应引起的响应度的红移只是其中的一个方面，由电压的变化导致带隙发生倾斜，是引起红移的另一个主要原因。我们仍将光导型的Mg_0.10Zn_0.90O紫外光电探测器作为测试样品，并在不同电压下测试样品在室温条件下的响应度，如图2−33所示。随着电压的增加响应度逐渐增加，但是响应度的峰值的位置出现了红移现象。当电压从1V变化到30V时，响应度峰值位置从350nm移动到368nm,红移了18nm。

图2-33 室温下器件在不同电压下的响应度

那么，由电压变化引起的热效应起到什么样的作用，需要我们进一步去验证。图2−34a为5V偏压下，器件在不同温度下的光响应谱线。可以看出响应峰值从85～325K仅移动了6nm。这就间接地证明了由温度热效应引起的红移量是有限的。温度热效应之所以能够引起响应峰值的移动，主要是随着温度的升高，带隙发生了窄化的缘故，由式（2−6）便可以证明。

E(T)=E(0)-αT²/(β+T) （2−6）

为了排除由电压变化引起的温度热效应，我们把器件放置在85K的测试温度条件下，进行了光响应谱随施加电压调制变化的测量，如图2−34b所示。发现器件的响应峰值位置从348nm移动到363nm，红移了15nm。从而验证了只改变电压也会造成响应峰值位置红移的结论。(https://www.xing528.com)

对于器件的测试条件而言，变化最大的就是工作电压，前面已经证明由器件工作温度引起热效应的作用是有限的，为了解释这种电压变化引起的响应度红移的现象，我们给出了一个直观的理论模型，如图2−35所示。在所施加的偏压不大的情况下，当光子能量大于带隙能量（hν>E_g）时，电子就会从价带顶跃迁到导带底，经外电路形成回路。那么当外加偏压逐渐增加时，电极间的场强可以达到10⁶V/m，由公式E=−qV，可以知道带隙会发生倾斜。因而，由于带隙的倾斜，会使得价带电子向导带跃迁时的能量可以比原来要小，造成一种空间上的带隙窄化，继而使光响应峰值的位置发生了红移现象。需要指出的是，虽然能带发生了倾斜，但光学带隙并没有发生改变。

图2-34 在5V偏压下，温度为85K和325K时器件的光响应谱；在85K下，施加偏压1V和30V下的光响应谱

图2-35 加偏压前后能带模型图