Zn-Co双掺杂Pr2O3薄膜增强光电探测性能及其在高性能光电器件中的应用研究

本文推荐一种基于喷射雾化热解技术（JNSP）制备的Zn-Co双掺杂Pr2O3薄膜，作为金属-绝缘体-半导体（MIS）肖特基势垒二极管（SBD）的界面层。研究证实6 wt%掺杂浓度显著提升量子效率（0.01874%）和光敏性，为高性能光电探测器（photodetector）和光电器件开发提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过喷射雾化热喷镀（JNSP）技术制备了新型Cu/Pr₂O₃:(Zn-Co)/n-Si肖特基势垒二极管（SBD），其界面层采用不同Zn-Co双掺杂浓度（2/4/6 wt%）的Pr₂O₃薄膜。X射线衍射（XRD）显示所有薄膜均呈现单斜晶系结构，场发射扫描电镜（FE-SEM）观察到微米级纳米片状形貌。6 wt%掺杂样品在光照下实现0.01874%的量子效率，证实双掺杂策略可显著优化光电器件性能。

Experimental Methods and Characterization

实验采用精确配比的Pr:Zn:Co体系（如98:(1:1)对应2 wt%掺杂），通过JNSP技术在玻璃基底上沉积薄膜。紫外-可见光谱（UV-Vis）分析表明双掺杂可调控光学带隙，电流-电压（I-V）测试揭示了光照/暗态下的载流子传输特性。

XRD Analysis

衍射图谱显示所有样品均存在Pr₂O₃:(Zn-Co)的单斜晶相（空间群d-sp），(112)和(020)晶面择优取向，与JCPDS标准卡片（24-0912、00-033-0430）匹配。6 wt%掺杂时Zn-Co相变程度最高，表明掺杂离子成功整合至Pr晶格。

Conclusion

双掺杂诱导的纳米片结构和能带调控使6 wt%样品具备最优光电性能，为下一代光电探测器（photodetector）和高效MIS器件开发提供材料基础。