光敏电阻的制备及性能测试
光敏电阻模块实验报告
一、实验目的1. 了解光敏电阻的工作原理和特性。
2. 掌握光敏电阻模块的使用方法。
3. 通过实验验证光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性。
4. 学习使用相关仪器设备进行实验操作和数据采集。
二、实验原理光敏电阻是一种利用半导体的光电效应制成的电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器。
当光线照射到光敏电阻时，电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态，引起电阻值的变化。
光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性是光敏电阻的基本特性。
三、实验仪器与设备1. 光敏电阻模块2. 可调光源3. 电压表4. 电流表5. 万用表6. 数据采集器7. 计算机及数据采集软件四、实验内容与步骤1. 连接电路将光敏电阻模块、可调光源、电压表、电流表、万用表等仪器设备按照实验电路图连接好。
2. 测量光照特性调节可调光源，分别测量不同光照强度下光敏电阻的阻值，记录数据。
3. 测量光谱特性将不同波长的光源依次照射到光敏电阻上，测量光敏电阻的阻值，记录数据。
4. 测量伏安特性在一定的光照强度下，改变外加电压，测量光敏电阻的电流值，记录数据。
5. 数据处理将实验数据输入计算机，使用数据采集软件进行处理和分析。
五、实验结果与分析1. 光照特性实验结果表明，光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，呈非线性关系。
当光照强度增加时，光敏电阻中的自由电子数量增加，导电性增强，电阻值减小。
2. 光谱特性实验结果表明，光敏电阻对不同波长的光敏感程度不同。
一般来说，光敏电阻对可见光最为敏感，对红外光和紫外光的敏感程度较低。
3. 伏安特性实验结果表明，在一定的光照强度下，光敏电阻的电流与外加电压呈线性关系。
当外加电压增加时，光敏电阻的电流也随之增加。
六、实验结论1. 光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，呈非线性关系。
2. 光敏电阻对不同波长的光敏感程度不同，对可见光最为敏感。
3. 在一定的光照强度下，光敏电阻的电流与外加电压呈线性关系。
七、实验心得与体会通过本次实验，我对光敏电阻的工作原理和特性有了更深入的了解。
实验一_光敏电阻特性参数及其测量
硅光电池常有 3 种偏置方式，即自偏置、零伏偏置与反向偏置。在不同偏置下，硅光电池表现出不同 的特性（“光电技术” 3.2.3 节对其进行了详细的叙述）。通过典型光电池的各种偏置电路的实验，掌握这 些特性对正确选用硅光电池的偏置电路是非常重要。
2. 实验内容
12
180
12
200
测量公式 RL=Ubb/Ip
二、光敏电阻光照特性测量
利用 YHGD1 型光电实验平台和图 21 所示的测量电路可以测量光敏电阻的光照特性。首先将发光二 极管发出的光用照度计标定出发光管电流 If 与受光面照度 Ev 间的关系，然后，将光敏电阻的光敏面置于照 度计标定的受光面上。通过改变发光管电流 If 获得一族光照度及其所对应的阻值 Rp。将 If 与阻值 Rp 分别 用直角坐标与以 10 为底的对数坐标画出光照特性曲线，比较二曲线，分析它们的特点。
当停止辐射时，由于光敏电阻体内的光生电子和光生电荷需要通过
复合才能恢复到辐射作用前的稳定状态，而且随着复合的进行，光生载流子数密度在减小，复合几率在下
降，所以，停止辐射的过渡过程要远远大于入射辐射的过程。停止辐射时光电导率和光电流的变化规律可
表示为
2. 时间响应的测量
Ds
=
Ds 0
1 1+ t /t
实验一 光敏电阻特性参数及其测量
1. 实验目的：
通过光敏电阻特性参数的测量实验，学习光敏电阻的基本工作原理；掌握光敏电阻的光照特性、时间 响应特性和伏安特性等基本特性。达到能够选用光敏电阻进行光电检测的目的。
2. 实验仪器：
1） YHGDSⅠ型光电实验平台主机系统； 2） YHGDSⅠ型光电实验平台系统所提供的配件；
光敏电阻高中实验报告
#### 一、实验目的1. 了解光敏电阻的基本工作原理和特性。
2. 测量光敏电阻的光照特性曲线。
3. 掌握光敏电阻在不同光照条件下的电阻变化规律。
4. 学习利用光敏电阻设计简单的光控电路。
#### 二、实验原理光敏电阻是一种半导体材料制成的电阻器，其电阻值随入射光的强弱而变化。
光敏电阻的电阻值与光照强度呈非线性关系，通常情况下，光照强度越大，电阻值越小。
#### 三、实验仪器1. 光敏电阻模块2. 电阻箱3. 电流表4. 电压表5. 光源（可调光强）6. 开关7. 导线8. 可调电阻9. 恒压电源10. 数据采集器（可选）#### 四、实验内容1. 光敏电阻的暗电阻和暗电流测试（1）将光敏电阻接入电路，调整电阻箱，使电路中的电流表读数为0。
（2）关闭光源，测量光敏电阻的电阻值，记录为暗电阻。
（3）开启光源，调整光强，记录电流表读数，计算光敏电阻的亮电流。
2. 光敏电阻的伏安特性测试（1）调整恒压电源，使电路中的电压保持一定值。
（2）分别在不同光照条件下，记录电流表读数，计算光敏电阻的电阻值。
（3）绘制伏安特性曲线。
3. 光敏电阻的光照特性测试（1）调整光源的光强，从弱到强逐渐增加。
（2）在每种光照条件下，记录光敏电阻的电阻值。
（3）绘制光照特性曲线。
4. 光控电路设计（1）设计一个简单的光控电路，利用光敏电阻实现光亮控制。
（2）根据实验结果，调整电路参数，使电路能够满足实际需求。
#### 五、实验步骤1. 暗电阻和暗电流测试（1）将光敏电阻接入电路，调整电阻箱，使电流表读数为0。
（2）关闭光源，测量光敏电阻的电阻值，记录为暗电阻。
（3）开启光源，调整光强，记录电流表读数，计算光敏电阻的亮电流。
2. 伏安特性测试（1）调整恒压电源，使电路中的电压保持一定值。
（2）分别在不同光照条件下，记录电流表读数，计算光敏电阻的电阻值。
（3）绘制伏安特性曲线。
3. 光照特性测试（1）调整光源的光强，从弱到强逐渐增加。
光敏电阻特性测量实验报告
光敏电阻特性测量实验报告光敏电阻特性测量实验报告引言：光敏电阻是一种能够根据光照强度变化而改变电阻值的电子元件。
它广泛应用于光电传感器、光控开关等领域。
本实验旨在通过测量光敏电阻的特性曲线，了解其在不同光照条件下的电阻变化规律。
实验装置：本实验所用的装置包括一个光敏电阻、一个可变电阻、一个电压表、一个电流表和一个光源。
光敏电阻的两个引脚分别连接在电路的两个端点，可变电阻则用于调节电路中的电流。
实验步骤：1. 将实验装置搭建好后，先调节可变电阻，使电路中的电流达到一个适当的范围。
2. 将光源照射在光敏电阻上，并记录下此时的电流和电压值。
3. 逐渐增加光源的亮度，重复步骤2，记录不同光照强度下的电流和电压值。
4. 根据实验数据，绘制光敏电阻的特性曲线。
实验结果与讨论：通过实验测量，我们得到了光敏电阻在不同光照强度下的电流和电压值。
根据这些数据，我们可以绘制出光敏电阻的特性曲线。
特性曲线的形状与光敏电阻的材料和结构有关。
一般情况下，当光照强度增加时，光敏电阻的电阻值会减小，电流值会增大。
这是因为光照能量激发了光敏电阻中的载流子，使其在材料中移动，导致电阻减小。
而当光照强度减小时，电阻值会增加，电流值会减小。
光敏电阻的特性曲线可以用来描述其在不同光照条件下的工作状态。
通过观察特性曲线，我们可以了解到光敏电阻的灵敏度和响应速度。
灵敏度指的是光敏电阻对光照强度变化的响应程度，而响应速度则表示光敏电阻从接收到光照信号到产生响应的时间。
实验中，我们还可以通过改变可变电阻的值，观察光敏电阻的特性曲线是否发生变化。
可变电阻的作用是调节电路中的电流，当电流变化时，光敏电阻的特性曲线也会发生相应的变化。
这可以帮助我们更好地理解光敏电阻的工作原理。
结论：通过本次实验，我们成功测量了光敏电阻的特性曲线，并了解了其在不同光照强度下的电阻变化规律。
光敏电阻的特性曲线可以用来描述其工作状态，帮助我们了解其灵敏度和响应速度。
此外，通过改变可变电阻的值，我们还可以观察到光敏电阻特性曲线的变化。
光敏电阻特性实验报告
光敏电阻特性实验报告实验目的：通过实验研究光敏电阻的特性，并探究光敏电阻的光照度对电阻值的影响。
实验器材：1.光敏电阻2.电阻箱3.多用电表4.正弦波信号发生器5.光源6.PPT实验执行时序图实验原理：光敏电阻是一种根据光照强度变化而改变电阻值的电子元件。
光敏电阻由光敏材料制成，其电阻值与光照强度成反比。
当光敏电阻暴露在光线下时，光敏材料吸收光子，并产生载流子，从而使电阻值减小。
实验步骤：1.将光敏电阻与电阻箱和电源相连，组成电路。
2.将多用电表设置为电阻测量模式，并连接到电路中，用于测量光敏电阻的电阻值。
3.使用正弦波信号发生器，连接到电路中的电源，提供交流电源。
4.将光源对准光敏电阻，并调整光照强度。
5.分别测量不同光照强度下光敏电阻的电阻值。
6.记录测量结果，并对实验数据进行分析和总结。
实验结果：根据实验数据测量结果，在不同光照强度下记录了光敏电阻的电阻值。
随着光照强度的增加，光敏电阻的电阻值逐渐减小。
这表明光敏电阻的电阻值与光照强度成反比。
实验总结与分析：通过本次实验，我们了解了光敏电阻的特性，并验证了光敏电阻的电阻值与光照强度的关系。
光敏电阻在光线下表现出明显的特性变化，可以被应用于光敏开关、自动调光等领域。
在实际应用中，我们还可以通过调整光敏电阻的参数来满足不同的要求。
然而，本实验还存在一些限制和改进空间。
首先，光敏电阻的光照度与电阻值的关系是非线性的，在高光照强度时，电阻值接近零，而在低光照强度时，电阻值较大。
因此，我们可以进一步研究光敏电阻在不同光照强度下的电阻值变化曲线，探索其非线性特性。
此外，本实验的光照强度调节仅使用了光源的近距离调节，可以尝试使用不同光源、不同距离和不同角度进行光照度的变化，以进一步研究光敏电阻的响应特性。
综上所述，实验结果表明，光敏电阻的电阻值受光照强度的影响，并且具有非线性特性。
进一步研究光敏电阻的特性可以为其在光电领域的应用提供更多可能性。
普通化学实验b 光敏电阻
普通化学实验b 光敏电阻普通化学实验B：光敏电阻光敏电阻是一种特殊的电阻，它的电阻值随着光照强度的变化而变化。
光敏电阻的应用非常广泛，例如在自动控制系统中，可以用光敏电阻来检测光照强度，从而控制灯光的亮度；在照相机中，光敏电阻可以用来控制快门速度和光圈大小等参数。
本文将介绍一种简单的制作光敏电阻的实验方法。
实验材料：1. 硅光敏电阻2. 电阻测试仪3. 光源4. 电源实验步骤：1. 将硅光敏电阻连接到电阻测试仪上，记录下它的初始电阻值。
2. 将光源对准硅光敏电阻，调节光源的距离和光照强度，记录下不同光照强度下的电阻值。
3. 将记录下的数据绘制成电阻值与光照强度的曲线图。
实验原理：硅光敏电阻是一种半导体材料，它的电阻值随着光照强度的变化而变化。
当光照强度增加时，硅光敏电阻中的电子会被激发，从价带跃迁到导带，导致电阻值减小；当光照强度减小时，硅光敏电阻中的电子会回到价带，导致电阻值增加。
实验结果：通过实验，我们得到了硅光敏电阻的电阻值与光照强度的曲线图。
从图中可以看出，硅光敏电阻的电阻值随着光照强度的增加而减小，呈现出一个明显的负相关关系。
实验结论：本实验成功制作了一种光敏电阻，并得到了它的电阻值与光照强度的曲线图。
通过实验结果可以看出，硅光敏电阻的电阻值随着光照强度的变化而变化，这为光敏电阻的应用提供了基础。
总结：光敏电阻是一种特殊的电阻，它的电阻值随着光照强度的变化而变化。
本文介绍了一种简单的制作光敏电阻的实验方法，并得到了它的电阻值与光照强度的曲线图。
通过实验结果可以看出，硅光敏电阻的电阻值随着光照强度的变化而变化，这为光敏电阻的应用提供了基础。
光敏电阻特性测试实验(精)
光敏电阻特性测试实验一、实验目的1、学习掌握光敏电阻工作原理2、学习掌握光敏电阻的基本特性3、掌握光敏电阻特性测试的方法4、了解光敏电阻的基本应用三、实验内容1、光敏电阻的暗电阻、暗电流测试实验2、光敏电阻的亮电阻、亮电流测试实验3、光敏电阻光电流测试实验；4、光敏电阻的伏安特性测试实验5、光敏电阻的光电特性测试实验6、光敏电阻的光谱特性测试实验7、光敏电阻的时间响应特性测试实验三、实验仪器1、光电探测综合实验仪 1个2、光通路组件 1套3、光敏电阻及封装组件 1套4、光照度计 1台5、2#迭插头对（红色，50cm） 10根6、2#迭插头对（黑色，50cm） 10根7、三相电源线 1根8、实验指导书 1本四、实验原理1. 光敏电阻的结构与工作原理光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。
光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。
无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。
当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。
一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。
实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。
光敏电阻的结构很简单，图1-1（a）为金属封装的硫化镉光敏电阻的结构图。
在玻璃底板上均匀地涂上一层薄薄的半导体物质，称为光导层。
半导体的两端装有金属电极，金属电极与引出线端相连接，光敏电阻就通过引出线端接入电路。
为了防止周围介质的影响，在半导体光敏层上覆盖了一层漆膜，漆膜的成分应使它在光敏层最敏感的波长范围内透射率最金属电极半导体电源检流计R LE I(a)(b)(c)R a玻璃底板大。
为了提高灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案， 如图1-1（b ）所示。
图1-1（c ）为光敏电阻的接线图。
2. 光敏电阻的主要参数 光敏电阻的主要参数有：(1) 暗电阻 光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻， 此时流过的电流称为暗电流。
光敏电阻基本特性及主要参数的测试
光敏电阻基本特性及主要参数的测试光敏电阻特性测试及分析南京理⼯⼤学紫⾦学院光电综合实验室光敏电阻主要参数及基本特性的测试⼀、⼯作原理光敏电阻器是利⽤半导体的光电效应制成的⼀种电阻值随⼊射光的强弱⽽改变的电阻器；半导体的导电能⼒取决于半导体导带内载流⼦数⽬的多少。
当光敏电阻受到光照时，价带中的电⼦吸收光⼦能量后跃迁到导带，成为⾃由电⼦，同时产⽣空⽳，电⼦—空⽳对的出现使电阻率变⼩。
光照愈强，光⽣电⼦—空⽳对就越多，阻值就愈低。
当光敏电阻两端加上电压后，流过光敏电阻的电流随光照增⼤⽽增⼤。
⼊射光消失，电⼦-空⽳对逐渐复合，电阻也逐渐恢复原值，电流也逐渐减⼩。
光敏电阻器⼀般⽤于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）光敏电阻的主要参量有暗电阻，亮电阻、光谱范围、峰值波长和时间常量等。
基本特性有伏安特性、光照特性、光谱特性等。
伏安特性是指在⼀定照度下，加在光敏电阻两端的电压和光电流之间的关系。
光照特性是指在⼀定外加电压下，光敏电阻的光电流与光通亮的关系。
根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：1．紫外光敏电阻器：对紫外线较灵敏，包括硫化镉、硒化镉光敏电阻器等，⽤于探测紫外线。
2．红外光敏电阻器：主要有硫化铅、碲化铅、硒化铅。
锑化铟等光敏电阻器，⼴泛⽤于导弹制导、天⽂探测、⾮接触测量、⼈体病变探测、红外光谱，红外通信等国防、科学研究和⼯农业⽣产中。
3．可见光光敏电阻器：包括硒、硫化镉、硒化镉、碲化镉、砷化镓、硅、锗、硫化锌光敏电阻器等。
主要⽤于各种光电控制系统，如光电⾃动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的⾃动亮灭，⾃动给⽔和⾃动停⽔装置，机械上的⾃动保护装置和“位置检测器”，极薄零件的厚度检测器，照相机⾃动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等⽅⾯。
⼆、实验⽬的1、学习掌握光敏电阻⼯作原理2、学习掌握光敏电阻的基本特性3、掌握光敏电阻特性测试的⽅法4、了解光敏电阻的基本应⽤三、实验内容1、光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻测试实验（基本参数测试）2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流测试实验（基本参数测试）3、光敏电阻的光谱特性测试实验（特性测试）4、光敏电阻的伏安特性测试实验（特性测试）四、测试仪器的技术参数及结构原理1、仪器的测量精度：电压：0.01V电流：0.01mA2、光学参数偏振⽚⼝径：35mm3、导轨长度：980mm4、结构原理：结构如图（⼀）所⽰，在导轨上安置四个磁⼒滑座，分别将光源、起偏器、减偏器、接收器插⼊滑座內。
实验五光敏电阻特性测试实验
实验五光敏电阻特性测试实验实验五光敏电阻特性测试实验一、实验目的:了解光敏电阻的基本原理和特性。
二、实验设备:光电传感器实验模块、直流稳压电源、恒流源、万用表，计算机图5-1 光敏电阻原理结构三、实验原理: 光敏电阻的工作原理是基于光电导效应。
在无光照时，光敏电阻具有很高的阻值，在有光照时，当光子的能量大于材料的禁带宽度，价带中的电子吸收光子能量后跃迁到导带，激发出电子—空穴对，使电阻降低;入射光愈强，激发出的电子—空穴对越多，电阻值越低;光照停止后，自由电子与空穴复合，导电性能下降，电阻恢复原值。
光敏电阻通常是用半导体材料CdS或CdSe等制成，图5-1为光敏电阻的原理结构，它是由涂于玻璃底板上的一薄层半导体物质构成，半导体上装有梳状电极。
由于存在非线性，因此光敏电阻一般用在控制电路中，不适用作测量元件。
发光二极管输出光功率P与驱动电流I的关系由下式确定:P=ηEI/e p其中，η为发光效率，E为光子能量，e为电子电荷常数。
输出光功率与驱动电流呈线性p关系，因此本实验用一个驱动电流可调的红色超高亮度发光二极管作为实验用光源。
四、实验内容与步骤:1、光敏电阻置于光电传感器模块上的暗盒内，其两个引脚引出到面板上。
暗盒的另一端装有发光二极管，通过驱动电流控制暗盒内的光照度。
2、如图5-2连接实验台恒流源输出到光电传感器模块驱动LED，电流大小通过直流毫安表内测检测，用万用表的欧姆档测量光敏电阻阻值。
图5-2 光敏电阻试验电路连接图3、打开LabVIEW程序“光敏电阻特性测试实验”，在步长中输入每次采样输入电流的变化量为2mA。
4、开启实验台电源，通过改变LED的驱动电流，按设定的步长调节驱动电流的大小，并将光敏电阻阻值记录到电阻值一栏中，点击采样，经过十次采样后得到得到电阻-电流曲线，如图5-2所示。
确定光敏电阻的线性工作区域5、根据确定下的光敏电阻的线性工作区域确定初始位移，步长，重复上述试验得到电阻-电流曲线及灵敏度等信息如图5-3所示。
光敏电阻实验报告
光敏电阻实验报告一、实验目的1.理解光敏电阻的工作原理；2.通过实验验证光敏电阻的特性曲线。
二、实验器材和材料1.光敏电阻；2.可调电源；3.毫伏表；4.光源；5.连接导线。
三、实验原理光敏电阻是一种能够根据光照亮度强弱改变电阻值的元件。
其基本结构是一对金属电极之间夹有一层光敏物质。
当有光照射到光敏电阻上时，光子的能量能够激发光敏材料内部电子的跃迁，使其导电能力增强，电阻值减小；而在无光照射的情况下，光敏材料内部电子处于较低能级，电阻值较大。
四、实验步骤1.搭建实验电路。
将光敏电阻与可调电源和毫伏表连接起来，注意将光敏电阻的两端正确接入电路中。
2.打开电源，调节可调电源的电压输出，选择适当的电压值。
3.使用光源照射光敏电阻，记录此时的电压值。
4.移除光源，使光敏电阻处于无光照射状态，记录此时的电压值。
5.重复步骤3和步骤4，记录不同光照强度下的电压值。
五、实验数据记录和处理根据实验步骤中所记录的数据，可以得到不同光照强度下的电压值。
将这些数据记录在的表格中，然后绘制光照强度与电压之间的关系曲线图。
六、实验结果分析通过实验数据和曲线图的分析，可以观察到光照强度增加时，电压值逐渐减小，而光照强度减小时，电压值逐渐增大。
这是由于光照射到光敏电阻上时，激发了光敏材料内部电子的跃迁，使其导电能力增强，电阻值减小；而在无光照射的情况下，光敏材料内部电子处于较低能级，电阻值较大。
因此，根据光照强度可以通过测量光敏电阻的电压来推测光照强度的大小。
七、实验总结通过本实验，我了解了光敏电阻的工作原理和特性曲线。
光敏电阻是一种能够根据光照亮度改变电阻值的元件，通过光照射到光敏电阻上，可以使光敏材料内部电子的跃迁发生，导电能力增强，电阻值减小；而在无光照射的情况下，光敏材料内部电子处于较低能级，电阻值较大。
实验数据和曲线图的分析结果验证了这一原理。
光敏电阻在光电自动控制和光电转换等领域有着广泛的应用。
通过本次实验，我对光敏电阻的工作原理和特性有了更深入的了解，对其在实际应用中的应用也有了一定的认识。
光敏电阻实验报告
一、实验目的1. 了解光敏电阻的工作原理及其基本特性。
2. 掌握光敏电阻的伏安特性、光照特性等。
3. 熟悉光敏电阻在电路中的应用。
二、实验原理光敏电阻是一种半导体器件，其电阻值随入射光的强弱而变化。
光敏电阻的原理是利用光电效应，当光照射到光敏电阻上时，光子与半导体中的电子发生相互作用，使电子从价带跃迁到导带，产生自由电子和空穴，从而导电性能增强，电阻值减小。
三、实验仪器与设备1. 光敏电阻（1只）2. 直流稳压电源（1台）3. 电流表（1只）4. 电压表（1只）5. 开关（1只）6. 灯泡（1只）7. 导线（若干）四、实验内容与步骤1. 光敏电阻伏安特性测试（1）按电路图连接实验电路，光敏电阻接入电路中。
（2）打开直流稳压电源，调节输出电压，记录不同电压下光敏电阻的电流值。
（3）将实验数据记录在表格中，绘制伏安特性曲线。
2. 光敏电阻光照特性测试（1）将光敏电阻接入电路中，记录光敏电阻在无光照和有光照条件下的电阻值。
（2）调节光源的强度，记录不同光照强度下光敏电阻的电阻值。
（3）将实验数据记录在表格中，绘制光照特性曲线。
3. 光敏电阻应用实验（1）设计一个简单的光控开关电路，将光敏电阻接入电路中。
（2）调节电路参数，使光控开关在白天关闭，晚上打开。
（3）观察实验现象，验证光控开关的工作原理。
五、实验结果与分析1. 光敏电阻伏安特性曲线如图1所示，可以看出，随着电压的增大，光敏电阻的电流也随之增大，且电流与电压近似呈线性关系。
2. 光敏电阻光照特性曲线如图2所示，可以看出，随着光照强度的增大，光敏电阻的电阻值逐渐减小，且电阻值与光照强度近似呈非线性关系。
3. 光控开关电路实验结果表明，在白天无光照条件下，光敏电阻的电阻值较大，电路处于关闭状态；晚上有光照条件下，光敏电阻的电阻值较小，电路处于导通状态，实现光控开关功能。
六、实验结论1. 光敏电阻是一种半导体器件，其电阻值随入射光的强弱而变化。
2. 光敏电阻具有伏安特性和光照特性，可用于电路中实现光控功能。
光敏电阻实验报告模板
一、实验目的1. 了解光敏电阻的基本原理和特性。
2. 掌握光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性等基本特性。
3. 学习使用光敏电阻进行实际应用电路的设计。
二、实验原理光敏电阻是一种半导体材料，其电阻值随光照强度的变化而变化。
当光照强度增加时，光敏电阻的电阻值减小；当光照强度减小时，光敏电阻的电阻值增大。
光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性等基本特性是设计光敏电阻应用电路的重要依据。
三、实验仪器与设备1. 光敏电阻模块2. 直流电源3. 电流表4. 电压表5. 光源6. 线路连接器7. 数据采集器8. 计算机及数据采集软件四、实验内容与步骤1. 光照特性测试（1）将光敏电阻模块接入电路，连接电流表和电压表。
（2）调节直流电源，使电压逐渐增加，记录不同电压下光敏电阻的电阻值。
（3）改变光源的照射角度，记录不同角度下光敏电阻的电阻值。
2. 光谱特性测试（1）将光敏电阻模块接入电路，连接电流表和电压表。
（2）使用不同波长的光源照射光敏电阻，记录不同波长下光敏电阻的电阻值。
3. 伏安特性测试（1）将光敏电阻模块接入电路，连接电流表和电压表。
（2）逐渐增加直流电源的电压，记录不同电压下光敏电阻的电流值。
五、实验数据记录与分析1. 光照特性数据记录与分析（1）记录不同电压下光敏电阻的电阻值。
（2）绘制光照特性曲线，分析光敏电阻的光照特性。
2. 光谱特性数据记录与分析（1）记录不同波长下光敏电阻的电阻值。
（2）绘制光谱特性曲线，分析光敏电阻的光谱特性。
3. 伏安特性数据记录与分析（1）记录不同电压下光敏电阻的电流值。
（2）绘制伏安特性曲线，分析光敏电阻的伏安特性。
六、实验结论1. 通过实验，掌握了光敏电阻的基本原理和特性。
2. 分析了光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性，为实际应用电路的设计提供了理论依据。
3. 通过实验，了解了光敏电阻在实际应用中的重要作用。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全操作，防止触电和短路。
光敏电阻的实验报告
一、实验目的1. 了解光敏电阻的工作原理和基本特性。
2. 测试光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性等基本特性。
3. 掌握光敏电阻特性测试的方法。
4. 了解光敏电阻的基本应用。
二、实验原理光敏电阻是一种半导体器件，其电阻值随入射光的强弱而改变。
光敏电阻的工作原理是利用光电效应，当光照射到光敏电阻时，光子能量被半导体材料吸收，导致电子从价带跃迁到导带，从而产生自由电子和空穴，使电阻值降低。
三、实验仪器与材料1. 光敏电阻：1只2. 直流电源：1台3. 电压表：1只4. 电流表：1只5. 光源：1个6. 光敏电阻测试电路板：1块7. 滑动变阻器：1只8. 导线：若干四、实验步骤1. 按照电路图连接光敏电阻测试电路板，确保电路连接正确。
2. 将光敏电阻接入电路，确保接触良好。
3. 将滑动变阻器接入电路，调整滑动变阻器，使电路中的电流为0.1mA。
4. 调整光源，使光照射到光敏电阻上。
5. 观察电压表和电流表的示数，记录下光敏电阻的亮电阻和亮电流。
6. 关闭光源，观察电压表和电流表的示数，记录下光敏电阻的暗电阻和暗电流。
7. 改变光源的强度，重复步骤5和6，记录不同光照强度下的亮电阻和亮电流。
8. 改变光源的光谱，重复步骤5和6，记录不同光谱下的亮电阻和亮电流。
9. 调整滑动变阻器，改变电路中的电压，记录不同电压下的亮电流。
10. 分析实验数据，绘制光敏电阻的光照特性曲线、光谱特性曲线和伏安特性曲线。
五、实验数据及结果分析1. 光照特性曲线：根据实验数据，绘制光照特性曲线，分析光敏电阻的电阻值随光照强度的变化规律。
2. 光谱特性曲线：根据实验数据，绘制光谱特性曲线，分析光敏电阻对不同光谱的响应。
3. 伏安特性曲线：根据实验数据，绘制伏安特性曲线，分析光敏电阻的电流随电压的变化规律。
六、结论1. 光敏电阻的电阻值随光照强度的增加而减小，随着光照强度的减弱而增大。
2. 光敏电阻对不同光谱的响应存在差异，其中对可见光的响应最为敏感。
光敏电阻测试实验报告
光敏电阻测试实验报告本实验旨在研究光敏电阻的特性和性能，探究其在实际应用中的应用。
实验所用仪器设备包括光敏电阻、直流电源、电阻箱、万用表等。
实验步骤如下：1. 搭建实验电路：将光敏电阻与电阻箱串联，再将串联电路并联于直流电源。
通过万用表对电路进行检测，确保电路无误。
2. 测量光敏电阻的电气特性：改变电阻箱的电阻值，分别测量不同电阻下光敏电阻的电阻值和电流值，并记录数据。
3. 测量光敏电阻的光电特性：在固定电阻下，改变光照强度，测量不同光照强度下光敏电阻的电阻值和电流值，并记录数据。
实验结果如下：1. 光敏电阻的电气特性：电阻值(Ω) 光敏电阻电阻值(Ω) 电流值(mA)50 46.2 9.6100 91.5 4.8200 184.2 2.4500 461.7 1.01k 938.5 0.52. 光敏电阻的光电特性：光照强度(lx) 光敏电阻电阻值(Ω) 电流值(mA)10 50.3 9.450 113.2 4.2100 212.3 2.2500 856.7 0.61000 1735.6 0.3分析与讨论：从实验结果中可以发现，光敏电阻的电阻值和电流值都与电阻箱的电阻值和光照强度呈反比例关系，即电阻值和电流值随着电阻箱的电阻值和光照强度的增大而减小。
这说明光敏电阻的电性能很好，具有比较稳定的电阻值和电流值。
同时，从光敏电阻的光电特性的测量结果来看，光敏电阻对光照强度有很好的响应能力，光照强度越大，光敏电阻的电阻值和电流值越小。
这为光敏电阻的应用提供了良好的基础。
总之，本次实验成功地探究了光敏电阻的特性和性能，在实际应用中具有广泛的应用前景。
光敏电阻特测试实验报告
一、实验目的1. 了解光敏电阻的基本原理和结构；2. 掌握光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性等基本特性；3. 学习使用实验仪器和软件进行光敏电阻特性的测试和分析；4. 提高实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理光敏电阻是一种利用半导体的光致导电特性制成的电阻器件，其电阻值随入射光的强弱而改变。
当光照射到光敏电阻上时，光子能量被半导体材料吸收，使电子从键合状态过渡到自由状态，形成光生载流子，从而改变电阻值。
三、实验仪器与材料1. 光敏电阻：选用硫化镉（CdS）光敏电阻；2. 可调光源：提供不同强度的光照；3. 电阻箱：用于测量光敏电阻的电阻值；4. 电压表：用于测量光敏电阻两端的电压；5. 示波器：用于观察光敏电阻的光电流变化；6. 数据采集器：用于采集实验数据；7. 数据处理软件：用于处理和分析实验数据。
四、实验内容1. 光照特性测试（1）将光敏电阻接入电路，调节电阻箱，使光敏电阻两端电压为5V；（2）分别使用不同强度的光照照射光敏电阻，记录对应的电阻值；（3）绘制光照强度与电阻值的关系曲线。
2. 光谱特性测试（1）将光敏电阻接入电路，调节电阻箱，使光敏电阻两端电压为5V；（2）使用不同波长的光源照射光敏电阻，记录对应的电阻值；（3）绘制光谱波长与电阻值的关系曲线。
3. 伏安特性测试（1）将光敏电阻接入电路，调节电阻箱，使光敏电阻两端电压为0.5V；（2）改变光照强度，记录对应的电阻值；（3）绘制光照强度与电阻值的关系曲线。
五、实验步骤1. 光照特性测试（1）搭建实验电路，连接光敏电阻、电阻箱、电压表、可调光源等仪器；（2）打开数据采集器，设置采集参数；（3）使用可调光源照射光敏电阻，记录不同光照强度下的电阻值；（4）将数据导入数据处理软件，绘制光照强度与电阻值的关系曲线。
2. 光谱特性测试（1）搭建实验电路，连接光敏电阻、电阻箱、电压表、可调光源等仪器；（2）打开数据采集器，设置采集参数；（3）使用不同波长的光源照射光敏电阻，记录对应的电阻值；（4）将数据导入数据处理软件，绘制光谱波长与电阻值的关系曲线。
1光敏电阻特性参数及其测量
实验2.1 光敏电阻特性参数及其测量1. 实验目的通过本实验，认识并学习光敏电阻，掌握光敏电阻的基本工作原理、暗电阻、亮电阻、光照特性等基本参数及其测量方法。
2. 实验器材①光电平台主机1台；②LED光源实验装置1个；③发光二极管R、G、B、W四色各1个；④光敏电阻1个；⑤光电探测实验装置1个；⑥表座3个；⑦光电器件支杆3个；⑧连接线20条；⑨照度计探头1个；3.实验原理光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器。
在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。
光照愈强，阻值愈低。
入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。
在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。
4. 实验步骤（1）元件组装①将光敏电阻牢固地安插在光电探测实验装置上，将延长接圈拧到装置上，使光敏电阻固定不动且与装置同轴，从光敏电阻实验装置后面引出正负两个电极。
②将LED发光二极管（白色）牢固地安插在LED光源装置上，二极管的长脚插入白色螺钉一侧的插孔内（正极），短脚插入黑色螺钉一侧的插孔内（负极）。
将延长接圈拧到装置上，让LED固定不动且与装置同轴。
光源装置后面引出正负两个电极。
③将光源装置与光敏电阻实验装置相对安装在一起，使LED发出的光恰好被光敏电阻所接收，并能够排除外界杂光的干扰为最好。
④将照度计探头用支撑杆安装在导轨上。
（2）测量光敏电阻的亮电阻①将LED实验装置按照如图1.3-4所示搭建LED供电电路，其中电流表量程为20mA。
②将光电探测实验装置按照如图1.3-5所示搭建光敏电阻亮电阻测量电路，其中电源+12V电流表量程为200mA，电压表量程为20V。
实验四、光敏电阻测量
0.586824
0.413176
0.603
0.47 0.38 0.342
60
70 80 90
0.5
0.34202 0.173648 0
0.25
0.116978 0.030154 0
0.25
0.116978 0.030154 0
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求
三 .数据处理
1.画出伏安特性，光照伏安曲线。 2.分析实验结果。
θ(度) 0 10 20 30
cosθ 1 0.984808 0.939693 0.866025
cos2θ 1 0.969846 0.883022 0.75
相对光强 1 0.969846 0.883022 0.75
0.85
0.728
40
50
0.766044
0.642788
0.586824
0.413176
二.实验原理
1.光敏电阻伏安特性 光敏电阻在光强一定的情况下（偏振片角度 不 变）时，电阻是一个定值电阻。根据R=U/I,可得到 光强不变时电阻是一条直线，它的斜率就是电阻的 阻值。
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求
2.光敏电阻的光照特性
光敏电阻的光照特性是指在一定电压下通过电 阻的电流与光强之间的关系，实际应用过程中 我们一般只需要考虑光敏电阻的光照特性。
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求
三.实验仪器
光源以及电源 聚光镜（2个） 直流稳压电源 万用表或者电流表 光敏电阻（光电接收器） 导轨和支架
实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容和步骤 报告要求
光敏电阻特性测试实验
光敏电阻特性测试实验一、实验目的了解光敏电阻工作原理、光照特性及伏安特性。
二、实验内容1、光敏电阻暗电阻和亮电阻的测量；2、光敏电阻光照特性测量；3、光敏电阻伏安特性测量；三、实验器件简介光敏电阻又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；一般情况下入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。
光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。
通常光敏电阻都制成薄片结构，以便吸收更多的光能。
当它受到光的照射时，半导体片（光敏层）内就激发出电子—空穴对，参与导电，使电路中电流增强。
光敏电阻的主要参数有亮电阻，暗电阻，光电特性，光谱特性，频率特性，温度特性。
在光敏电阻两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过，受到适当波长的光线照射时，电流就会随光强的增加而变大，从而实现光电转换。
没有极性，属于纯电阻器件，使用时可加直流也可以加交流。
用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。
通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法，在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，然后接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。
在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的价带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对增加了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。
光照愈强，阻值愈低。
入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将逐渐复合，光敏电阻的阻值也就逐渐恢复原值。
四、实验原理光敏电阻是用光电导体制成的光电器件，又称光导管。
它是基于半导体光电效应工作的。
当无光照时，光敏电阻值(暗电阻)很大，电路中电流很小。
当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值(亮电阻)急剧减少，因此电路中电流迅速增加。
光敏电阻的暗电阻越大，亮电阻越小，则性能越好，也就是说，暗电流要小，光电流要大，这样的光敏电阻的灵敏度就高。
光敏电阻实验报告
实验一光敏电阻实验一、实验目的了解光敏电阻的光照特性、光谱特性和伏安特性等基本特性，掌握光敏电阻的工作原理。
二、实验原理光线的作用下,电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态,引起电导率的变化,这种现象称为光电导效应，如下图所示光电导效应是半导体材料的一种体效应。
光照愈强,器件自身的电阻愈小。
基于这种效应的光电器件称为光敏电阻。
光敏电阻是用半导体的光电效应制成的电阻器，电阻值随入射光的强弱而改变。
入射光强，电阻减小；入射光弱，电阻增大。
三、实验步骤及结果1.完成固定照度下伏安特性手动测量实验软件切换到“仿真与测量”选项卡Step1：开启平台电源，（听到“嘀嘀”声），用遮光罩将光敏电阻和四个LED 灯罩住，拨动拨码开关，点亮实验模块上三个LED灯（灯的数目可任意）。
**Step2：保持拨码开关状态和遮光罩位置不动。
在选项卡界面的“调整A0输出值”一栏中，通过滑动游标或是手动输入A0值，改变恒流源供电电压A0，并点击“写入”按钮（点击后板上“ACTIVE"处的灯会亮一下）。
之后用数字万用表测量光敏电阻RG两端的Vout，并记录在表格内。
Step3：计算RG阻值：恒流源电路的电流为i=U/Ri(U为恒流源供电电压A0，Ri由上表可知，在3个光源的照度下，改变恒流源的电压，测得的光敏电阻阻值在小范围内波动，计算均值得到此时的阻值为2.78kΩ。
2.完成照度手动测量实验Step1：保持A0不变，用遮光罩将光敏电阻和四个LED灯罩住，拨动拨码开关，依次点亮实验模块上每个LED灯(注：这里是指增加点亮的LED灯的数目)，测试Vout 并计算出RG值填入表格。
Step2：软件切换到“特性曲线”选项卡，手动输入RG阻值，之后光标移在照3.灵敏度手动测量需要手动实测nextsense04上的光敏电阻的亮阻和暗阻值，并填入下表。
暗阻：用手指按住“灵敏度测量”区域的光敏电阻(也可以用其他方式测量暗电阻)，万用表测量两端电阻。
光敏电阻的制备及性能测试
ZnO 紫外光敏电阻器的制备及性能摘要：ZnO 是一种新型的宽带隙半导体光电材料，可用于制作高性能的紫外探测器。
本文利用ZnO 的一些性质制成了光敏电阻器，并对电阻器的一些性能进行了测试。
关键词：光敏电阻，制备，性能，改进1. 引言光敏电阻由于体积小、工艺简单、暗光电阻比高和反应速度快等优点被广泛应用于通信、自动探测和光电控制等领域。
作为地球的主要福射源,太阳的大部分能量覆盖在紫外(UV)可见(Visible)和红夕卜(IR三个区域。
而波长小于287 nm的光由于绝大部分被臭氧层吸收殆尽而无法到达地球,因此通常将波长在小于287nm的区域称为日盲或者太阳盲(Solar-blind)区域。
日盲光敏电阻器的特点在于可以不受太阳光的干扰,具有较高的准确度,是一种真正意义的全天候的高效率光敏器件,因此具有独特的应用价值。
因此对于宽禁带材料的研究引起越来越多科研工作者的兴趣，例如SiC金刚石以及通过能带工程获得的AlxGa1-xN和MgxZn1-x0等三元四元合金的研究。
其中AlxGa1-xN 的理论带隙可在346.2 eV之间调制,但是由于热匹配和晶格匹配衬底的缺乏限制了其进一步发展，而MgxZn1-xO合金薄膜的带隙理论调节宽度较宽, 是继AlxGa1-xN之后的一个重要日盲光敏材料。
W. I. Park和X. L. Du分别于2001年和2009 年报道了(0001)面蓝宝石衬底上利用缓冲层技术生长带隙在日盲区域的MgxZn1-xO合金薄膜,2011年F.Huang等人采用磁控溅射方法在单晶ZnO衬底上生长宽带隙的MgxZn1-xO合金薄膜。
以上情况我们不难看出全球科研工作者对于ZnO 基紫外光敏特性的研究热忱和对于日盲材料的重视，但是由于现已报道的ZnO紫外光敏电阻器的暗光电阻比还不高,而且也没有看到日盲光敏电阻器的相关报道,所以仍需要进一步研究。
ZnO及其合金MgZnO薄膜的优越的宽带隙特性，在诸多类型的器件中显示出巨大的应用前景,在全球引起广泛关注,各国纷纷投入大量人力物力进行相关研究。
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ZnO紫外光敏电阻器的制备及性能摘要：ZnO是一种新型的宽带隙半导体光电材料，可用于制作高性能的紫外探测器。
本文利用ZnO的一些性质制成了光敏电阻器，并对电阻器的一些性能进行了测试。
关键词：光敏电阻，制备，性能，改进。
1.引言光敏电阻由于体积小、工艺简单、暗光电阻比高和反应速度快等优点被广泛应用于通信、自动探测和光电控制等领域。
作为地球的主要福射源,太阳的大部分能量覆盖在紫外(UV)、可见(Visible)和红外(IR)三个区域。
而波长小于287 nm的光由于绝大部分被臭氧层吸收殆尽而无法到达地球,因此通常将波长在小于287 nm的区域称为日盲或者太阳盲(Solar-blind)区域。
日盲光敏电阻器的特点在于可以不受太阳光的干扰,具有较高的准确度,是一种真正意义的全天候的高效率光敏器件,因此具有独特的应用价值。
因此对于宽禁带材料的研究引起越来越多科研工作者的兴趣,例如SiC、金刚石以及通过能带工程获得的AlxGa1-xN和MgxZn1-xO等三元四元合金的研究。
其中AlxGa1-xN的理论带隙可在3.4-6.2 eV之间调制,但是由于热匹配和晶格匹配衬底的缺乏限制了其进一步发展,而MgxZn1-xO合金薄膜的带隙理论调节宽度较宽,是继AlxGa1-xN之后的一个重要日盲光敏材料。
W. I. Park和X. L. Du分别于2001年和2009年报道了(0001)面蓝宝石衬底上利用缓冲层技术生长带隙在日盲区域的MgxZn1-xO合金薄膜,2011年F.Huang等人采用磁控溅射方法在单晶ZnO衬底上生长宽带隙的MgxZn1-xO合金薄膜。
以上情况我们不难看出全球科研工作者对于ZnO基紫外光敏特性的研究热忱和对于日盲材料的重视,但是由于现已报道的ZnO紫外光敏电阻器的暗光电阻比还不高,而且也没有看到日盲光敏电阻器的相关报道,所以仍需要进一步研究。
ZnO及其合金MgZnO薄膜的优越的宽带隙特性,在诸多类型的器件中显示出巨大的应用前景,在全球引起广泛关注,各国纷纷投入大量人力物力进行相关研究。
目前对于紫外光敏电阻器尤其是基于非极性纤锌矿MgZnO合金薄膜的日盲光敏电阻器的研究还比较薄弱。
利用等离子体辅助分子束外延技术在(0001)面蓝宝石衬底上生长了C轴取向的ZnO薄膜,研究了MgO缓冲层对于生长ZnO薄膜的结构、光学和电学性质的影响,并在此基础上制备了ZnO基紫外光敏电阻器,对器件性能进行了测量和讨论。
2. C轴取向ZnO薄膜的生长及其紫外光敏电阻器的研制2.1 ZnO的基本性质简介大多数II-VI族的二元化合物半导体的晶体结构有立方闪锌矿结构和六方纤锌矿结构两种,每一个阴离子被四个在四面体角上的阳离子包围,反之每一个阳离子被四个在四面体角上的阴离子包围。
这种四面体是典型的sp3杂化共价键结构,图1 纤锌矿ZnO结构示意图但是这些材料也有大量的离子特性。
ZnO是典型II-VI族半导体材料,它的离子性介于共价键和离子性半导体之间。
通常认为有三种晶体结构,六边纤锌矿结构(B4)、立方闪粹矿结构(B3)和比较罕见的NaCl式八面体岩盐(B1)结构。
常态下热力学稳定相是纤锌矿结构,亚稳态的闪锌矿结构ZnO只能生长在立方衬底上,岩盐NaCl结构的ZnO在相对高压下才可能获得。
此外,理论计算的结果表明可能存在第四相——立方CsCl (B2)结构,这种结构在极端高温下有可能存在,但是在实验中还没有获得这种结构的ZnO。
纤锌矿ZnO的晶体结构为图1所示的六角边形晶格结构。
这种六角形晶格,属于空间组P63mc,特征为两个相互连接的Zn2+和02-子格形成四面体。
这种四面体沿着六角边形的轴产生极性对称。
ZnO的很多性质例如自发和压电极化都是源于这种极性,这也是晶体生长、腐烛和缺陷产生的关键因素.2.2高质量C轴取向的ZnO薄膜的控制生长ZnO薄膜的生长通常采用的是(0001)面蓝宝石衬底,这种蓝宝石衬底材料具有斜方六面体结构,晶格常数为a = 0.4754nm,c = 1.299 nm。
而正如我们所知ZnO的晶格常数为a = 0.32496 nm, c = 0.52065 nm,所以直接生长时衬底和薄膜之间失配高达18.3%,即便是采用低温ZnO缓冲层,仍然很难释放,界面处因失配而产生的巨大应力,因此需要一种晶格常数介于上两者之间的材料来充当适当的缓冲层。
在高质量的ZnO薄膜的制备中,MgO常作为一种很有效的缓冲层来调节ZnO薄膜与蓝宝石衬底之间的失配。
岩盐结构的MgO晶格常数为a=0.4216 nm,介于蓝宝石衬底和ZnO薄膜之间,能够很好的释放应力,提高ZnO薄膜的质量。
Pecz B.等人研究了蓝宝石衬底上生长ZnO薄膜时,MgO缓冲层对其结构特性的影响,得到了明显C轴取向的ZnO薄膜。
结果表明MgO缓冲层明显的改善了薄膜的质量。
Chen Yefan 等人也报道了利用MgO缓冲层在蓝宝石(0001)面上二维生长ZnO外延层。
研究发现:MgO缓冲层能够非常有效地改善生长表面的形貌,30。
的面内旋转完全消失,整体位错密度明显降低。
4.2 K下的光致发光光谱观察到清晰的自由激子发射峰也表明ZnO外延膜具有较高质量。
正如我们所知,在半导体材料中,缺陷密度的高低和结晶质量的好坏也会影响到材料的电学性质,包括迁移率、背底载流子浓度及电阻率等,然而还没有看到MgO缓冲层对ZnO薄膜的电阻率等电学性质产生很大影响的报道。
所以,我们研究了在低温ZnO缓冲层的基础上额外引入MgO缓冲层对ZnO薄膜结构、光学性质及电学性质的影响。
2.2.1 薄膜生长衬底清洗衬底洁净与否将会直接影响到后续薄膜生长的质量及器件的性能,因此我们对蓝宝石(0001)衬底进行清洗,清洗的流程如下:1、将衬底放入洗干净的烧杯中,然后倒入丙酮,在沸腾的丙酮中煮10分钟,重复两次;2、在丙酮溶液中超声清洗5分钟,重复两次;3、在乙醇溶液中超声清洗5分钟,重复两次;4、在去离子水(电阻率大于等于18Mf>cm)中超声清洗5分钟,重复两次;5、在16(rC的H3PO4和H2SO4 的混合溶液(H3PO4: H2SO4-I: 3)中浸泡30分钟,进行化学刻烛;6、迅速取出,并用去离子水冲洗干净;7、在去离子水中超声清洗5分钟,重复两遍,以上清洗期间不要让衬底露出液面暴露到空气中;8、用高纯氮吹干,期间避免镊子接触衬底表面。
以上清洗的目的主要是为了去掉衬底表面的有机物杂质(用丙酮和乙醇)和无机物杂质及机械抛光造成的表面损伤(用H3PO4和H2SO4的混合溶液)薄膜生长ZnO薄膜的生长采用的是射频等离子体辅助分子束外延系统(RF-MBE),该系统由MBE—IV型系统和一个13.56 MHz的射频等离子体单元组成。
具体生长过程如下:(1)将干净的蓝宝石(0001)衬底安装在钼材质的衬底盘上,将衬底盘通过进样室传入预生长室。
(2)当预生长室的基压小于5x10Pa时,将衬底盘加热至80(rC,并维持30分钟。
实现衬底的高温去气处理。
(3)将衬底盘传入生长室,并在70(rc下用氧等离子体将衬底处理20分钟,其中射频功率保持在280 W,氧气的流量通过质量流量计控制在1.4SCCM,生长室的基压为9x10∧8pa。
(4)进入预定程序开始薄膜生长,其中生长所用的Zn金属源的纯度为99.9999 %, Mg金属源的纯度为99.999 %,期间射频源的功率维持在300 W,氧气流量维持在1.5 SCCM。
为了探究引入MgO缓冲层厚对ZnO薄膜的质量将会产生如何影响,我们生长有了有无该缓冲层的以下两种ZnO薄膜,如图2所示。
图2 蓝宝石衬底上生长ZnO薄膜的流程图样品A (无MgO缓冲层)的生长过程如下:(1)在衬底温度为450 °C的相对低温情况下生长20 nm ZnO缓冲层(LT-ZnO)。
(2)将衬底温度升值80(rc,退火处理10分钟。
(3)在衬底温度为650 °C的相对高温情况下外延生长约300 nm的ZnO薄膜(HT-ZnO)。
样品B (有MgO缓冲层)的生长过程如下:(1)在衬底温度为520°C下生长MgO缓冲层,厚度大约为3 nm。
(2)将衬底温度升值800°C,退火处理10分钟。
(3)在衬底温度为450°C的相对低温情况下生长20 nm ZnO缓冲层(LT-ZnO)。
(4)将衬底温度升值80(rc,退火处理10分钟。
(5)在衬底温度为650°C的相对高温情况下外延生长约300 nm的ZnO薄膜(HT-ZnO)2.2.2 薄膜特性为了了解分析引入MgO缓冲层后样品的结构特性有何变化,我们采用了德国Bruker的X射线衍射仪(D8 ADVANCE)对A、B两种样品进行了测量,测得衍射谱如图3所示。
图3 AI2O3衬底上生长有MgO缓冲层(B)和没有MgO缓冲层(A)的ZnO薄膜的X射线衍射谱图中,在A、B两种ZnO薄膜的XRD谱中均可以观测到两个明显的衍射峰,分别位于34.48°和41.68°处。
其中前者是由ZnO (0002)面的衍射产生的,后者是由蓝宝石(0006)面的衍射产生的。
仅观测ZnO (0002)衍射峰,且其强度强于蓝宝石的衍射峰,这表明这两种外延薄膜均具有良好的C轴择优取向。
与此同时我们还注意到两种谱线也有明显的不同之处,在相同测量条件下,与样品A相比较,样品B的ZnO衍射峰强度更强,半高宽值也由A中的0.19°降低到了B中的0.10°。
这表明,MgO和LT-ZnO双缓冲层的ZnO薄膜的C轴取向性更好,结晶质量也更高些。
这其中MgO缓冲层起到了关键作用,该缓冲层的引入进一步调节了衬底和ZnO薄膜间的晶格失配,有效的释放了界面处的应力,从而得到了较高质量的外延膜。
为了能够进一步了解薄膜的质量,我们对薄膜做了室温下的吸收光谱。
采用的测量仪器是Shimadzu公司的UV-3101 PC紫外-可见分光光度计,测量时我们首先放入清洗干净的蓝宝石衬底来扫描基线,然后再分别放入A、B两种样品来测量吸收光谱,测量结果如图4所示。
图 4 室温下有MgO缓冲层(B)和没有MgO缓冲层(A)的ZnO薄膜的吸收光谱由图4我们可以看出,在这两种薄膜的吸收谱中均仅观测到一个位于372 nm 附近的吸收峰,该吸收峰是由自由激子产生的,这表明A、B两种薄膜均具有较高的质量。
与此同时我们还注意到两种薄膜的吸收峰也有明显差异:样品B的吸收峰更尖锐、吸收边也更陡峭,在带尾处样品B的吸收也更小。
这些差异表明样品B类ZnO薄膜由于引入MgO和LT-ZnO双缓冲层而具有更少的缺陷。
图5给出了两种ZnO薄膜室温下的光致发光光谱(PL)。
图5 有MgO缓冲层(B )和没有MgO缓冲层(A)的ZnO薄膜的室温下光致发光光谱(激发光波长为325 nm)其测量是由He-Cd激光器(输出功率为30 mW)的325 nm连续激光激发的。