纳米晶材料是近年来迅速发展起来的一种新型材料。其单个晶粒尺寸为纳米级，晶粒非常细小，晶界原子所占的体积分数很大，构成了一种与晶态或非晶态都不一样的新型结构，由此产生了许多优秀的力学性能和光电性能。自从纳米晶粒的概念被提出，在众多科学研究者的努力下，纳米晶粒的制备技术获得了飞速发展，短短的数十年间已经研发出了多种不同粒径大小的纳米晶的制备方法。纳米材料的发展使得各种光电器件发生了巨大的变化。纳米材料由于其禁带宽度的差异，可以直接改变器件的抗压能力、温度耐受范围或测量范围，所以纳米晶制备的材料在光电探测器方面的研究一直具有很高的研究价值。因此，研究者们对纳米晶材料在未来的研发和制造领域中的应用抱以极大的期待。

在上个世纪50年代，研究者们在半导体器件领域取得了重大突破——硅半导体的成功制备。自此开始，硅元素成为制备半导体器件领域不可或缺的重要材料。直到现在，硅材料仍然在光电学领域发挥着重大作用[1-2]。但是由于其禁带宽度较窄，硅材料在光电学领域发展的极限受到了限制，人们亟需性能更加卓越的新材料来突破这一屏障。于是，在上个世纪90年代，砷化镓等材料进入了大众的视野，它们的出现推动了新一批光电子器件的发展[3-5]。以氧化镓、氧化锆为代表的金属氧化物作为新一代半导体材料，是近年各领域研究的热门。氧化

镓（Ga2O3）是一种禁带较宽的半导体材料，Eg=4.9eV[6-9]，其对应波长正好处于紫外波段[10]，它优良的导电性能和发光特性引起了研究者的注意。目前，光电倍增管和硅二极管紫外探测器被大规模的运用于军事领域和探测领域。但是低下的工作效率以及实际操作中其高额工作电压的控制不稳定性是限制紫外探测器大规模应用的主要原因[11-15]。

1.2氧化锆纳米晶材料的性质与应用

氧化锆(ZrO2)是近年来重要的技术材料[16,17]。它具有多种卓越的物理和化学性能，如高熔点、热膨胀系数小、耐腐蚀性能好、耐磨损性能好，热力学性能好，还有较好的化学稳定性，以及极高的折射系数。正是由于氧化锆同时具备这些优良的物理化学性能，使它在电子陶瓷、功能陶瓷、能源技术材料、人造宝石晶体、高反射率的激光反射镜、宽带隙的干涉滤镜[18-20]等领域都有应用。除此之外，氧化锆纳米晶体还具备特殊的光电性能，使其在许多物理化学领域具有潜在的较为广阔的发展空间。在光学器件的制造与改善、电化学电容电极、氧传感器、燃料、催化剂等领域，氧化锆半导体纳米晶材料均有应用。有研究者已经了解研究过氧化锆的光性能，例如反射系数、能带跃迁、光电导率，这些性质与参数与氧化锆的结构和制备情况有很大的关系。氧化锆的吸收光谱如图1.1所示。它的吸收峰与吸收边界分别为248nm和260nm。通过光吸收图谱可以得知氧化锆的带隙为4.7eV。在2007年研究者们发现了室温下的氧化锆具有高灵敏度和纳米级的光电响应。这一发现揭示了氧化锆应用于紫外光探测器的可能性。

半导体氧化锆纳米晶体具有特殊的光电性能。而用普通方法制备的氧化锆经过低温煅烧一般会以单斜相和四方相共存的形态存在，这在一定程度上会影响氧化锆的部分光电性能。而如果以氧氯化锆水合物为原料，采用油相热解法来合成氧化锆纳米晶，并掺入少量的钇元素，则在一定程度上减小了影响。对纳米氧化锆晶体的稳定性、光致发光性能以及紫外光响应特性进行研究。氧化锆纳米晶具有分立的电子能级、尺寸和组分依赖的能级间距，以及优异的可调控光学性质。但是较小的尺寸，较差的稳定性，影响了纳米晶体之间的电荷传输，导致了较低的电导率。电子迁移速率是指每平方厘米每伏秒通过的电子数量。二硫化钼的电子迁移速率约为100cm2/vs，远小于单晶硅的电子迁移速率，但是比起非晶硅或其他超薄半导体要好的多。因此，研究者们认为，二硫化钼在未来电子产品的制造领域具有广阔的应用前景。除此之外，二硫化钼在光催化、场效应晶体管、太阳能电池领域也拥有一定的发展前景。由于同时具备优良的耐高温性、耐磨损性和耐腐蚀性等,二氧化锆迅速成为了结构材料和功能材料的重要原材料之一。但是二氧化锆所具备的多晶性以及它在加热和冷却过程中发生的体积变化，再加上其导热系数小而热膨胀系数大，使得纯二氧化锆的力学性能、耐热性、抗震性都较差，因此一般不能直接用来制造大型或异形产品,这使得二氧化锆的应用方向变得十分狭窄。因此，要将其投入生产业或制造领域，还必须先对纯二氧化锆进行稳定化处理。