氧化锌(ZnO)是一种Ⅱ-Ⅵ族直接带隙n型半导体,室温下禁带宽度约3.37 eV,激子束缚能约60 meV,是短波光电器件的优选材料。与体材料相比,ZnO微纳米线具有更大的比表面积、表面态密度和载流子迁移率,在发光和紫外探测领域极具应用前景。但目前报道的多数ZnO纳米线光电探测器存在量子效率低、光电响应速度慢及器件制备复杂、阵列集成困难等问题。针对以上问题,本文作者开展了 ZnO微纳米线的可控制备、异质结构筑及不同类型的光电器件加工,进行器件性能调控和相关物理机制分析,并创新性地将ZnO纳米线光电探测扩展到光电存储领域。主要的研究成果如下:1.ZnO纳米线的制备与光电性能研究采用化学气相沉积(CVD)方法制备了 ZnO纳米线,通过改变管内压强、氧气流速等参数实现ZnO不同形貌结构的调控;利用湿法转移技术,将ZnO纳米线分散转移到目标衬底上,通过优化分散及转移步骤实现高质量的单根ZnO纳米线晶体管的制备。该器件呈现典型的耗尽型n型半导体特征,实验结果表明其电流开关比达1O4,迁移率约3535cmV-1s-1。单根ZnO纳米线器件对355 nm紫外光的响应度高达106A/W,证明其具有良好的紫外光电性能;并且可通过栅压调控器件的响应速度。2.基于ZnO纳米线晶体管的光电存储器系统研究了 ZnO纳米线晶体管的电学回滞行为。探究了在光照下,栅压扫描速度、扫描范围、测试环境等因素对器件回滞现象的影响,研究其相关动力学过程,建立相关理论模型。实验证明,在有氧环境下,光照会极大促进栅压对回滞现象的调控作用。最后,作者首次演示了 ZnO纳米线非易失性光电存储器,该存储器表现出较大的开关电流比和可靠的编程/擦除重复性。创新性地将ZnO纳米线器件由光电探测拓展到光电存储领域,这对开发兼具光电探测和存储功能的新型器件具有一定的参考意义。3.自组装ZnO纳米桥/红荧烯异质结光电探测器ZnO纳米线湿法转移的随机性及冗杂的加工流程限制了器件的可扩展性,针对此挑战,作者采用Au膜图案作为催化剂和电极,通过简单一步法完成了性能优异且可规模制备的ZnO纳米桥紫外探测器阵列;将p型红荧烯(rubrene)和n型的ZnO纳米桥相互耦合,构建了交错型(type Ⅱ)ZnO纳米桥/rubrene异质结器件。利用异质结界面内建电场,显著提高光生电子-空穴对的分离效率,提高了器件的响应度;同时,利用ZnO和红荧烯的能带互补,器件的响应光谱从紫外波段延伸到可见光范围。此项研究,对开发高灵敏、低成本的宽谱光电探测器具有一定的参考价值。4.ZnO微米线和ZnO-ZnGa2O4同轴异质结探测器为进一步降低纳米线器件对微加工技术的依赖,论文开展了尺寸更加宏观,器件加工简单易行的ZnO微米线的研究。利用CVD方法合成了 ZnO微米线,XRD、Raman和PL结果证实其结晶质量较高,并表现出灵敏的光电、压电特性及优异的机械柔韧性。通过改变源材料中ZnO与Ga203比例,采用一步合成技术生长了 ZnO-ZnGa2O4同轴异质结微米线。实验结果表明:在360 nm光照下,相比纯ZnO微米线,ZnO-ZnGa2O4同轴异质结微米线的响应度提高了近两个数量级,达1900A/W;特别是在深紫外光270 nm照射下,器件响应度高达4300A/W。主要原因是异质结界面内建电场,有利于光生电子-空穴的高效分离,提高器件对紫外及深紫外的灵敏度和响应度。对柔性异质结器件进行数百次弯折,仍能保持较好的电学特性,说明器件可应用于未来的柔性电子和光电子领域。综上所述,本文系统地研究了 ZnO微纳米线及异质结器件的光电性能及界面载流子动力学,并提出了优化ZnO光电探测器、存储器性能的可行方法,该研究工作对设计高性能ZnO光电器件及新型存储器件具有重要参考意义。