ZnO纳米棒/Bi<sub>2</sub>S<sub>3</sub>量子点异质结的制备及光电探测性能研究

朱建华; 容萍; 任帅; 郭鑫煜; 高世勇

doi:10.37188/OPE.20223016.1915

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ZnO纳米棒/Bi₂S₃量子点异质结的制备及光电探测性能研究

现代应用光学 | 更新时间：2022-09-01

- ZnO纳米棒/Bi₂S₃量子点异质结的制备及光电探测性能研究
- Preparation and photodetection performance of ZnO nanorods/Bi₂S₃ quantum dots heterojunction
- 光学精密工程 2022年30卷第16期页码：1915-1923
- 作者机构：
  
  1.太原学院材料与化学工程系，山西太原 030032
  2.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150001
- 作者简介：
  
  [ "朱建华（1981-），女，山西孝义人，硕士，讲师，2008年于西北工业大学获得硕士学位，主要从事光电材料制备与性能方面的研究。E-mail：qiqi20090704@163.com" ]
  [ "高世勇（1980-），男，山西大同人，博士，副教授，硕士生导师，2010年于吉林大学获得博士学位，主要从事宽带隙半导体材料与器件方面的研究。E-mail：gaoshiyong@hit.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划项目(2019YFA0705201);黑龙江省自然科学基金项目(LH2020E033)
- DOI：10.37188/OPE.20223016.1915
  中图分类号： TN36
- 收稿日期：2022-04-21，
  
  修回日期：2022-05-09，
  
  纸质出版日期：2022-08-25
- 稿件说明：
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朱建华,容萍,任帅等.ZnO纳米棒/Bi₂S₃量子点异质结的制备及光电探测性能研究[J].光学精密工程,2022,30(16):1915-1923.

ZHU Jianhua,RONG Ping,REN Shuai,et al.Preparation and photodetection performance of ZnO nanorods/Bi₂S₃ quantum dots heterojunction[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(16):1915-1923.
朱建华,容萍,任帅等.ZnO纳米棒/Bi₂S₃量子点异质结的制备及光电探测性能研究[J].光学精密工程,2022,30(16):1915-1923. DOI： 10.37188/OPE.20223016.1915.

ZHU Jianhua,RONG Ping,REN Shuai,et al.Preparation and photodetection performance of ZnO nanorods/Bi₂S₃ quantum dots heterojunction[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(16):1915-1923. DOI： 10.37188/OPE.20223016.1915.

摘要

为了获得具有多波段响应的ZnO基宽光谱光电探测器，将ZnO与其它窄带隙半导体耦合构建异质结，并基于此制备了光电探测器。本文采用水热法结合连续离子层吸附反应法在FTO衬底上成功制备了ZnO纳米棒/Bi

量子点异质结材料。通过扫描电子显微镜和能谱仪表征了ZnO纳米棒/Bi

量子点异质结的表面形貌和元素组成。结果表明，Bi

量子点均匀且致密地附着在整个ZnO纳米棒上。此外，基于该ZnO纳米棒/Bi

量子点异质结制备的探测器能够在无外加偏压条件下工作，即具有自供能特性。与ZnO纳米棒探测器相比，ZnO纳米棒/Bi

量子点探测器在紫外光照射下的光电流增大了0.065 mA，这主要是因为两者形成的异质结能够有效抑制光生载流子的复合。此外，ZnO纳米棒/Bi

量子点探测器对可见光也具有优异的探测能力，其对波长为470 nm的蓝光和530 nm的绿光的探测均表现出良好的循环稳定性。

Abstract

In order to obtain a ZnO-based broadband photodetector with a multi-band response， ZnO is coupled with other narrow-bandgap semiconductors to construct the heterojunction. In this study， ZnO nanorods （NRs） arrays were first grown on FTO substrates through the hydrothermal process. Then， Bi

quantum dots （QDs） were synthesized on the surface of ZnO NRs via the successive ionic layer absorption reaction method， thereby successfully constructing the ZnO NRs/Bi

QDs heterojunction. The micro-morphology and elemental composition of as-prepared samples were characterized using a scanning electron microscope and energy dispersive spectrometer. The results show that the Bi

QDs are uniformly and densely attached to the surface of ZnO NRs that are slightly curved and partially intertwined at the top. Then， a broadband photodetector was fabricated based on the as-prepared heterojunction. In addition， the photodetector based on the ZnO NRs/Bi

QDs heterojunction can operate without an external power source， indicating that the photodetector has a self-powered feature. Compared with the ZnO NRs photodetector， the maximum photocurrent of the ZnO NRs/Bi

QDs photodetector under UV light irradiation increases by approximately 0.065 mA. This is mainly because the type II band alignment between ZnO and Bi

increases the separation efficiency of photogenerated charge carriers. Furthermore， the ZnO NRs/Bi

QDs photodetector has excellent detection capability for visible light， exhibiting excellent cycle stability when irradiated by blue （470 nm） and green light （530 nm）.

关键词

Keywords

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