[發(fā)明專利]基于一維硒化鎘/碳雜化納米結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器件及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310650605.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN103681902A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 艾易龍;程抱昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/0296
• 分類號(hào): H01L31/0296;H01L31/0203;H01L31/18;B82Y15/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納米光電探測(cè)器件技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

光電探測(cè)器能將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。根據(jù)器件對(duì)輻射響應(yīng)的方式不同或者說器件工作的機(jī)理不同，光電探測(cè)器可分為兩大類：一類是光子探測(cè)器；另一類是熱探測(cè)器。由于傳統(tǒng)的塊體材料只能在比較窄的波長(zhǎng)范圍有響應(yīng)，例如室溫工作的（硫化鉛）PbS光敏電阻響應(yīng)波長(zhǎng)范圍為1.0～3.5微米，峰值響應(yīng)波長(zhǎng)在2.4?微米左右；銻化銦InSb光敏電阻其響應(yīng)波長(zhǎng)3～5μm；碲鎘汞器件的光譜響應(yīng)在8～14?微米，其峰值波長(zhǎng)為10.6微米。

而本發(fā)明利用了納米材料的量子點(diǎn)效應(yīng)，不僅有較寬的波長(zhǎng)響應(yīng)范圍（200?nm?～900?nm），而且在紅外波長(zhǎng)（830?nm）下外加20?v偏壓電壓，會(huì)出現(xiàn)負(fù)光電導(dǎo)，而在1v外加偏壓下出現(xiàn)正光電導(dǎo)，因此本發(fā)明可以通過調(diào)制外加偏壓可以實(shí)現(xiàn)從正光電導(dǎo)到負(fù)光電導(dǎo)的轉(zhuǎn)變。此外寬的波長(zhǎng)響應(yīng)范圍可以用來實(shí)現(xiàn)紫外到紅外光電探測(cè)，以及材料所具有的正負(fù)光電導(dǎo)特性可以用來實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)器的正負(fù)光電導(dǎo)轉(zhuǎn)換應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提出基于一維硒化鎘/碳（CdSe/C）雜化納米結(jié)構(gòu)制作光電探測(cè)器件及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明所述的基于一維硒化鎘/碳雜化納米結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器件，包括普通玻璃（1）、封裝層（2）、單根一維硒化鎘/碳雜化納米材料（3）、導(dǎo)線（4）、金屬電極（5）、薄膜基底（6）。單根一維硒化鎘/碳雜化納米材料（3）放置在薄膜基底（6）上，導(dǎo)線（4）接入單根一維硒化鎘/碳雜化納米材料（3）的兩個(gè)金屬電極（5）端，封裝層（2）將單根一維硒化鎘/碳雜化納米材料（3）封裝在薄膜基底（6）上，封裝層（2）上為普通玻璃（1）層。

所述使用的薄膜基底材料是聚乙酰胺（Kapton）薄膜或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜材料。

所述的金屬電極為銀（Ag）、金（Au）或鉑（Pt）。

所述的導(dǎo)線為銅導(dǎo)線。

所述的封裝層采用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）膠膜作為封裝材料。

本發(fā)明所述的基于一維硒化鎘/碳（CdSe/C）雜化納米結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器件制備方法：在平整的薄膜基底上放置單根一維硒化鎘/碳雜化納米結(jié)構(gòu)材料；在硒化鎘/碳雜化納米結(jié)構(gòu)兩端點(diǎn)上金/銀/鉑漿，形成金屬電極，與此同時(shí)在兩端金屬電極處分別粘接銅導(dǎo)線，在潔凈的大氣環(huán)境中放置3-5小時(shí)；將封裝材料緩慢地貼覆在整個(gè)單根一維硒化鎘/碳雜化納米結(jié)構(gòu)材料及薄膜基底上，之后再將普通玻璃平穩(wěn)放在封裝層上，在150℃真空烘箱保溫30分鐘。

本發(fā)明的光電探測(cè)器件，制備工藝簡(jiǎn)單，具有較寬的波長(zhǎng)響應(yīng)范圍以及可通過調(diào)制外加偏壓實(shí)現(xiàn)正光電導(dǎo)到負(fù)光電導(dǎo)的轉(zhuǎn)變，對(duì)實(shí)際應(yīng)用非常有利。

附圖說明

圖1基于單根一維CdSe/C納米結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器件正面剖視示意圖。其中，1為普通玻璃；2為EVA膠膜；3為單根一維CdSe/C納米結(jié)構(gòu)材料；4為銅導(dǎo)線；5為銀漿；6為聚乙酰胺薄膜。

圖2基于單根一維CdSe/C納米結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器件俯視示意圖。

圖3為單根一維CdSe/C納米結(jié)構(gòu)在狹縫寬度10?nm和外加偏壓為10?V測(cè)得的波長(zhǎng)與光電流響應(yīng)圖。從波長(zhǎng)200?nm到900?nm均有一定強(qiáng)度的光吸收。可見其響應(yīng)范圍廣，很適合用來探測(cè)寬波長(zhǎng)范圍的光。

圖4為單根一維CdSe/C納米結(jié)構(gòu)在入射波長(zhǎng)為830?nm以及狹縫寬度為10?nm的光源下，外加偏壓為1?V時(shí)的I-T曲線。從中可以看出在無光照（AB段）時(shí)，電流處于0.36?nA，當(dāng)有光照（CD段）時(shí)，光電流從0.36?nA升到1.12?nA。有很明顯的正光電導(dǎo)現(xiàn)象。可以用來實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)器的正增益應(yīng)用。

圖5為單根一維CdSe/C納米結(jié)構(gòu)在入射波長(zhǎng)為830?nm以及狹縫寬度為10?nm的光源下，外加偏壓為20?V時(shí)的I-T曲線。從中可以看出在無光照（AB段）時(shí)，電流處于11.5?nA左右，當(dāng)有光照（CD段）時(shí)，光電流從11?nA降到7.5?nA。有很明顯的負(fù)光電導(dǎo)現(xiàn)象。可以用來實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)器的負(fù)增益應(yīng)用。

結(jié)合圖4和圖5，可以通過調(diào)制外加偏壓來實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)器正負(fù)光電導(dǎo)的轉(zhuǎn)換，具有非常重要的的實(shí)際意義。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1。