通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上生长了MgZnO薄膜, 结合光刻和聚苯乙烯(PS)小球模板技术, 制备了基于Ag微孔阵列电极结构的MgZnO紫外探测器。与基于常规金属薄膜电极的器件相比, 基于微孔阵列叉指电极的MgZnO基紫外探测器的光电流提高近6倍, 同时其暗电流和响应时间基本保持不变。通过紫外-可见透射光谱和电学性质等表征, 讨论了Ag微孔阵列结构电极对MgZnO薄膜紫外光电探测性能的影响机制。本研究为制备高性能紫外探测器提供了一条可行的途径。

采用分子束外延法制备不同密度的银纳米粒子（Ag NPs）修饰的局域表面等离子体共振增强n-ZnO/i-ZnO/MgO/p-GaN 异质结发光二极管（LEDs），并对其电学及光学性质进行表征。结果显示：LEDs中引入适当浓度的Ag NPs有利于Ag NPs局域表面等离子体激元与ZnO激子相耦合，可以显著提高器件的电致发光性能；随着Ag NPs浓度的增加，LEDs发光增强倍数先增大后减小，分析认为这是Ag NPs局域表面等离子体共振耦合增强过程和Ag NPs的消光过程两者之间相互博弈而导致的结果。

利用分子束外延设备(MBE)制备了MgZnO薄膜。X射线衍射谱、紫外-可见透射光谱和X射线能谱表明薄膜具有单一六角相结构, 吸收边为340 nm, Zn/Mg组分比为62∶38。采用掩膜方法使用离子溅射设备, 在MgZnO薄膜上制备了Au电极, 并实现了Au-MgZnO-Au结构的紫外探测器。通过改变溅射时间, 得到具有不同Au电极厚度的MgZnO紫外探测器。研究结果表明: 随着Au电极厚度的增加, 导电性先缓慢增加, 再迅速增加, 最后缓慢增加并趋于饱和; 而Au电极的透光率则随厚度的增加呈线性下降。此外, 随着Au电极厚度的增加, 器件光响应度先逐渐增大, 在Au电极厚度为28 nm时达到峰值, 之后逐渐减小。

在超过相变临界厚度的立方相Mg0.29Zn0.71O薄膜上制备了Au插指电极MSM结构探测器件, 30 V偏压下的峰值响应度可达27.9 A/W(268 nm), 对应的外量子效率为12900%。分析认为原位生长在立方相MgZnO薄膜上的极薄的结构相变层引入了高密度的界面态, 在立方相薄膜表面电极接触中起到了降低势垒、减小耗尽层宽度、增强电极注入电子的能力的作用, 使得器件形成高的光导增益。

通过金属有机物化学气相沉积法制备了不同Mg组分的MgxZn1-xO∶Ga(x=0, 0.03, 0.14)薄膜。透射谱中MgxZn1-xO∶Ga薄膜的光学带隙随x增大而出现的蓝移证实了Mg在ZnO晶格中的替位掺入。 薄膜上金叉指电极间的变温I-V曲线显示, 在同等温度下, Ga掺杂MgxZn1-xO薄膜的电阻率随着x值的增大而逐渐升高。这是由于Mg组分增大使材料的导带底显著上升, Ga的施主能级深度增大, 导致n型载流子浓度降低。根据I-V曲线计算了270 K温度下MgxZn1-xO∶Ga薄膜的浅能级施主深度。 与x=0, 0.03, 0.14对应的施主能级深度分别为45.3, 58.5, 65 meV, 说明随着薄膜Mg含量的升高, Ga的施主能级深度有增加的趋势。

利用金属有机物化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜。利用Au电极, 在ZnO薄膜上制备电极间距不同的金属-半导体-金属结构紫外光电探测器。发现随着电极间距从150 μm降至5 μm, 探测器响应度呈现出从15 mA/W到75 mA/W的明显提高。同时, 随着电极间距的减小, 器件的I-V曲线线形发生了显著改变。这被归结为电极间距变化改变了器件耗尽区宽度和电极间电阻造成的结果。

为了实现MgZnO合金带隙全跨度调制, 利用低压MOCVD设备, 在c面蓝宝石衬底上采用MgO籽晶层和组分渐变缓冲层控制立方相MgxZn1-xO薄膜的生长, 获得了Zn组分达到0.7的单一立方相MgxZn1-xO薄膜, 把MgZnO合金带隙调制范围从MgO一侧扩展到了4.45 eV, 覆盖了整个日盲紫外波段。对比实验分析表明, 这种高Zn组分立方相MgZnO薄膜的生长得益于缓冲层晶格模板的结构诱导作用和适宜的生长温度(350~400 ℃)。 Mg0.3Zn0.7O基MSM结构紫外探测器响应峰位于270 nm, 截止波长295 nm。

采用微波法制备了氮掺杂碳纳米点。通过调控碳纳米点中氮元素的掺杂含量和表面的化学环境, 实现了对碳纳米点发光特性的调控。在此基础上, 可实现完全基于氮掺杂碳纳米点的荧光墨水、比率型荧光探针及光泵浦激光。研究目的在于探索氮掺杂碳纳米点的发光机理, 揭示影响碳纳米点荧光量子效率的因素及其在生物成像、传感、防伪、信息存储、激光等领域的应用。