ZnS紫外探測

湯鵬蔚

摘 要：ZnS是直接帶隙半導體材料，和具有良好的光電能力，廣泛用于光電子學，如紫外檢測器、太陽能電池，以其完美的光電轉(zhuǎn)換效率和純凈度，潔凈效率等效于CdS薄膜。

關鍵詞：ZnS制備;ZnS紫外探測器;ZnS紫外探測器應用

1.ZnS的結(jié)構介紹

硫化鋅是帶隙半導體材料的其中之一。一般來說，白色粉狀固體有兩種變體：高、低溫變體，細胞參數(shù)a0=0.384nm， c0=0.5180nm， z=2。ZnS的晶體結(jié)構可以被認為是精密的六邊形堆積。ZnS俗稱閃鋅礦，還具有面心立方的晶體原子結(jié)構，細胞參數(shù)a=0.5406nm， z=4。

在兩種晶體結(jié)構中，每四個硫離子形成一個四面體，四面體中含有一個鋅離子，構成硫化鋅四面體。導致了不同的光電子學性能。比較結(jié)構化的研究了材料的發(fā)光原理。帶隙分別為3.67-3.75eV和3.91-3.94eV。本征發(fā)光為藍光帶，但對ZNS納米材料的制備及不同尺寸、摻雜和形貌的ZNS的發(fā)光性能尚未深入研究[6]。

2.ZnS的基本性質(zhì)

硫化鋅是一種直接寬帶隙半導體，具有良好的壓電、熱電和光電導性能[5]。鋅具有各種優(yōu)良的性能，廣泛應用于許多領域。

3.ZnS作為紫外探測器的選擇依據(jù)

紫外探測器可以將電輻射信號變換成其他易于接收的信號。微粒激發(fā)原子核產(chǎn)生電子，然后由外面收光電子。從其間得到的為得到的變化值。紫外探測器的主要性能參數(shù)有：效率、應答性、應答時間、電流等。根據(jù)性能和設計要求，制作紫外探測器需要帶隙半導體材料。材料必須具有帶隙大、導熱性能好、飽和度高等特點?？捎盟鼇碓斐龀哳l電路，輻射耐久好的電路、高密度集成的電路，還有大功率電子學器件。

ZnS作為一種典型的寬頻帶隙半導體，在優(yōu)良的光電性能方面具有最顯著的優(yōu)勢。根據(jù)硫化鋅的寬帶隙和光電導率高的特點，可以發(fā)現(xiàn)硫化鋅是制作紫外探測器的良好材料，可以用于制作紫外探測器。同時具有無毒無害、節(jié)能環(huán)保、生產(chǎn)工藝簡單、體積小、在光電集成電路中的廣泛應用等優(yōu)點，具有很大的應用價值。

4.ZnS制備方法

ZnS是一種應用廣泛的納米材料，制備方法很多。由于其用途不同，制備方法也不同。制備的鋅一般有粉狀、塊狀和薄膜狀。鋅的優(yōu)良性能主要取決于顆粒的大小、分布和形貌。因此，如何控制顆粒的大小和分布，以及形貌和表面的修飾是研究的關鍵。ZnS[8]的制備方法多種多樣。到目前為止，大量的文獻報道的合成硫化鋅，包括：模板方法[9]，元素直接反應法[10]、[11]降水方法，水熱合成方法[12]，微乳液方法[13]，溶膠-凝膠法[14]，[15]，化學氣相沉積方法等。這些方法涵蓋多個學科，每個都有自己的優(yōu)點和缺點。根據(jù)合成環(huán)境的不同，可分為固相法、氣相法和液相法。

5.ZnS的應用

ZnS是其中具有寬帶隙的半導體材料之一。ZnS作為過渡金屬硫化物，具有許多優(yōu)良的特性，是一種重要的發(fā)光材料和半導體材料。它在熒光粉、發(fā)光、傳感器、紅外電子材料領域有著很好的發(fā)揮用途。主要用途有：

（1）在材料中的應用。ZnS是其中過剩本征半導體之一 。它具有電性和熱粒子性，是很優(yōu)秀的基體。然而ZnS沒有能計算的性能。

（2）在發(fā)光材料中的應用。鋅是最佳基體之一，流行在離子、顯示、材料等領域。此外，它還被用于傳感器檢測x射線和伽馬射線。還可用于制作太陽能器件、納米激光激光，廣泛應用于具有光電識別標志的器件之中。

6.紫外探測器的用途

紫外探測器能起到警示的作用，還可以與軍隊進行聯(lián)系，還能用紫外線進行觀察周圍的情況，還可以用來制造導彈，可以作為國家防御的非常重要的一部分，所以十分受到了軍隊的高度重視和審視。紫外光探測器可以用于科學的研究，隊科技的進步起到十分重要的作用，還對國家軍隊的防御起到至關重要的作用，對于飛向天空的夢想也起到很重要的作用，還可以對環(huán)境的保護等很多很多的領域起到關鍵性的作用。不僅如此，它對醫(yī)學的研究。還有各種各樣的生物的研究都起到很重要的作用。在日常生活中，它可以作為uv-a （230～320nm）和uv-b （280～320nm）紫外線測量儀，適用于個人在海灘、山區(qū)等紫外線豐富的環(huán)境中使用。不僅如此，在普通的農(nóng)民的領域，紫外探測器還可以廣泛應用于氣體的燃燒，對汽車的尾氣進行觀察，還對于火災的防備，還有周圍環(huán)境的檢測與防備，對于細胞進行癌分析，還對DNA進行觀察與研究，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

7.硫化鋅紫外探測器的制備

近十年來，在帶隙半導體中，ZnS由于具有很優(yōu)秀的性能，如正常溫度情況下，ZnS光學性能還不錯，成為一種很好的選擇。ZnS是一種很有前途的硅襯底集成光電器件的制備材料。

8.總結(jié)

本文對硫化鋅的制備進行了探討，并對硫化鋅的應用領域進行了總結(jié)?，F(xiàn)在為止我們制備ZnS薄膜的方法有真空蒸發(fā)法、化學氣相沉積法、磁控濺射法、模板法、溶膠-凝膠法等。摘要分析了硫化鋅作為紫外探測器的研究現(xiàn)狀，闡述了硫化鋅材料的個人觀點和對半導體工業(yè)的認識。

參考文獻：

[1]徐強.Ⅱ-Ⅵ族（ZnO，CdSe）納米材料的合成及其在光電探測領域的應用，2015，廈門大學.

[2]郝永皓.Ⅱ-Ⅵ族納米結(jié)構的控制合成及其紫外探測性能研究，2012，西南大學.

[3]李寶生.C-Si-O，C-Si-O-X等體系下納米結(jié)構的制備及其結(jié)構與性能研究，2008，浙江大學;浙江大學材料與化學工程學院.

[4]肖亮.CuS/ZnS納米材料的調(diào)控合成及其光催化性能研究，2013，浙江理工大學.

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[6]于永強.PLD制備ZnO薄膜及非晶納米棒的結(jié)構與性質(zhì)研究，2009，合肥工業(yè)大學.

[7]趙偉.TiO<，2>和ZnS摻雜系統(tǒng)的電子結(jié)構和光學性質(zhì)的研究，2010，曲阜師范大學.

[8]李建國.ZnO：ZnS薄膜及其異質(zhì)結(jié)紫外光電特性的研究，2012，電子科技大學.

[9]梅增霞.ZnO單晶薄膜的極性控制生長及相關問題研究，2005，中國科學院物理研究所.