利用琼脂生物模板法制备的ZnO纳米球对紫外光电探测器的性能表征

《IEEE Photonics Journal》：Characterization of UV Photodetectors Using Agar Bio-Templated ZnO Nanospheres

　　

摘要：

在本研究中，从红藻中提取的天然多糖——琼脂被用作生物模板，通过水热法合成ZnO纳米材料，用于紫外线（UV）光电探测器的应用。琼脂的引入有效调控了ZnO的成核和生长行为，使其形态从垂直排列的纳米棒转变为均匀分布的纳米球。扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱仪（EDS）分析证实，琼脂作为有机支架调节了晶体形态，而X射线衍射（XRD）结果验证了材料保持了高结晶度的六方纤锌矿相。光致发光（PL）光谱显示，当琼脂浓度为0.15克（AGZnO150）时，材料产生了平衡的近带边和深能级发射，表明缺陷密度和激子复合得到了优化。基于AGZnO150的UV光电探测器在365纳米光照下的开/关比达到了10^4（11.3毫瓦/平方厘米），性能优于纯ZnO及以往报道的ZnO基器件。此外，该器件表现出优异的重复性、稳定性和紫外选择性，紫外/可见光拒光比为2.54。这些发现突显了琼脂作为绿色可持续生物模板在定制ZnO纳米结构以及推动高性能、环保型UV光电检测技术发展方面的有效性。