纳米晶深紫外探测器的制备与性能(2)
目前，已经实际应用的紫外探测器主要由真空紫外光电倍增管和硅基紫外光电二级管。紫外光电倍增管价格非常贵，体积很大，能耗高，容易损坏，即使它具有很好的稳定性，高效率的反应速度，但是这些缺点限制了它作为紫外探测器的广泛应用。而普通的纳米光电器件因为其小的物质尺寸并不利于光的利用和吸收，这样便降低了器件的性噪比和响应度。于是在纳米尺度上控制和操作光子，实现全光集成，开发更高效率和更小的纳米光子学器件可以通过表面等离子体器件和光学结构来实现。这种方法已经受到光学，材料学，物理学和纳米科技的广泛光注。本课题采用纳米铝表面等离子体共振增强的效应来制成铝-半导体紫外光探测器，可以获得高的响应度和性噪比。在这里我们选择纳米氧化锆来制备深紫外探测器。高纯度的氧化锆是一种白色粉末在含有一些杂质时略有一点黄色和灰色。氧化锆具有优良的化学和物理性质，它的摩擦系数和热膨胀系数低，化学稳定性高，抵抗腐蚀性能强，广泛被用作制备研磨材料，耐火材料，锆酸盐，陶瓷颜料等。而纳米氧化锆拥有一些特别的光学性质，在紫外光作用下产生光致发光现象，这为制备深紫外探测器提供了可能。
1.1 氧化锆的特性和制备方法
1.1.1 氧化锆的物化特性
锆元素在地球中含量很高，在地壳中排名20位，具有丰富的资源储存，目前世界上百分之九十的氧化锆初成品由中国制造。高纯度的氧化锆是白色粉末状的，当它含有一些杂质是可能会呈现白灰色，和黄色。氧化锆具有高的熔点，高度密度，抗腐蚀性能强，耐磨性能好，所以有广泛的应用。在常压下氧化锆具有三种晶型，分别是单斜晶型，四方，和立方。它主要被用作耐火材料，陶瓷基体，研磨材料和锆酸盐等。此外，氧化锆还同时具有氧化性和还原性，酸性和碱性。更为重要的还有它还是一种P型半导体，非常容易产生氧空穴。纳米氧化锆还具有特殊的发光性能，对紫外光具有特殊的吸收能力，这为制备紫外探测器提供了基础。
1.1.2 纳米氧化锆的制备方法
制备纳米氧化锆的方法有很多，随着研究的深入，很多不同的制备纳米氧化锆的方法相继被提出，纳米氧化锆一般主要可以用化学法以及物理法来制备，一般可以被分为固相法，液相法和气相法。下面分别介绍这些主要的方法：
固相法：
固相反应法一般是被指为在反应的体系在固体的状态情形下进行分解以及化学反应来制备超细的粉体的一种方法。通常是可以划分成固相热分解法和室温固相化学反应法以及高温固相化学反应法。目前主要用固相法来制备纳米颗粒时一般会使用室温固相化学反应法。此种方法主要是指在室温条件下对反应物进行直接研磨，来合成某些中间的化合物，此后对中间反应物进行某些恰当的处理可以制得最终产物。
机械化学法是这些年来新发展起来的一种的固相反应法。它的原理是指通过高能球磨的作用来使得不同的元素以及它的化合物来相互作用，可以形成超细粉体。机械化学作为一种新兴的学科，它的应用范围比较广泛，虽然目前还处于摸索阶段，但是可以预见它的良好前景[8-10]。周新木[11]等人采用草酸钠和八水氧氯化锆作为原料，用固相反应法制出水合草酸锆前驱体，将前驱体可得颗粒尺寸大约15纳米的氧化锆。
液相法：
液相法操作容易，设备简单，所以在实验室最常用的方法就是液相法。制备二氧化锆纳米粉体的方法有很多，常用的方法主要有：溶胶凝胶法，沉淀法，微乳液法，水热合成法，醇盐水解法。随着对粉体的颗粒大小，形状，纯度和团聚状态以及晶型的要求越来越具体，多种新兴的制备方法相继被提出，有些是对传统方法的改进，有些是独具一格的方法，在本课题中我们将采用一种独特的方法来制备氧化锆，它可以精细调控纳米氧化锆的晶型和晶粒尺寸。
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