宽带隙半导体纳米晶的制备及光电性能(2)
表1.1 紫外探测器制备材料的性能对比表
材料 Si GaAs SiC GaN ZrO2
禁带宽度（eV） 1.119 1.428 2.994 3.36 4.87
熔点（℃） 1420 1238 2830 1700 2680
热导率（W/cm.K） 1.40 0.54 4.9 1.5 -
电子迁移率 1350 8000 1000 900 -
介电常数 11.9 13.18 9.7 8.9 -
就现有的紫外探测器来说，其禁带宽度越大，电子迁移率越低，说明其导电性越差这直接影响了使用的可靠性与实用性。就目前而言，紫外探测器中GaN和SiC有逐渐取代Si的趋势，滤光是前者无法避免的诟病，而滤光是前者作为紫外探测器首要条件，不可避免，但是却非常昂贵。因而就紫外探测而言Si和GaAs并没有太多市场。
随之发展，宽带系材料逐渐进入人们的视野 。氧化锆，其禁带宽度达到了5eV。其吸收光波长在270nm上下[2]。就这项数据而言，满足了基本要求，而其导电性的诟病，采用了衬底与氧化锆之间加上一层石墨烯薄膜，以增强其导电性。
现实产品中并不一定纯度越高越好，内部缺陷也是控制其性状条件之一。其中氧化锆的氧空位也是如此。
ZrO2晶体的光学性质已有较多的研究，因为其透光性能非常好, 在从400 nm 开始直至5 μm的波长范围内基本没有任何吸收, 但是对紫外光有强烈的吸收[3-4]。 而ZrO2粉体的吸收光谱与相应晶体有所差别, 表现在可见光区也存在一定的吸收, 这主要来源于粉体的表面对可见光的散射以及晶体内部的大量缺陷(氧空位、晶界、晶格失配、畸变、电荷中心等)对光的散射作用, 造成ZrO2粉体的白色而不是透明外观的现象[5]。 而且由于粉体与晶体的状态不同,大多数情况下, 氧化锆的粉体在400-500 nm波长内还有另一个弱的吸收峰[6], 主要来源于靠近Zr4+的氧离子空穴捕获的电子对光子的吸收。这个吸收峰对现阶段来说并不是很重要，更令人关注的是240-330nm范围内的峰值，因为首先前者是弱吸收峰，信号不强，难以应用，其次是可见光范围内以及有更加成熟的第一代第二代半导体材料。
ZrO2本身也具有一定的发光性质的[7], 就目前的研究成果上已有大量文献证实了ZrO2粉体、纳米晶、介孔材料在紫外光照射下的发光性能[8]。所有的报道均显示了在240-330 nm 的波长激发后, 上述各种ZrO2材料在385nm 和445 nm 位置有一个或两个甚至更多的呈蓝紫色的光致发光峰, 各种材料的发光位置相似, 只是随制备方法或掺杂杂质的不同有少量的偏移。 Emeline 等研究了ZrO2纳米粉体和ZrO2胶体浆的光致荧光发射(PL)和光致荧光激发(PLE)谱, 发现两者之间相差并不大, 但粒径对发光强度有一定影响[9-11]。