[發(fā)明專利]一種基于多晶面Ir?Pd納米粒子體系摻雜的TiO2薄膜紫外探測器及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610363130.0
• 申請(qǐng)日: 2016-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN106024966B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阮圣平;徐睿良;郭文濱;沈亮;董瑋;溫善鵬;周敬然;劉彩霞;陳川;孫亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/101
• 分類號(hào): H01L31/101;H01L31/032;H01L31/0392;H01L31/18
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司22201
• 代理人: 劉世純,王恩遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體紫外光電探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多晶面Ir-Pd納米粒子體系摻雜的TiO₂薄膜紫外探測器及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著人們對(duì)大量信息處理傳輸需求的不斷提升，以及對(duì)光電子信息技術(shù)與光電子集成電路的不斷研究，紫外光的研究再一次激發(fā)了人們的興趣。在無機(jī)寬禁帶半導(dǎo)體材料廣泛使用以前，紫外探測多采用光電倍增管或硅基光電二極管器件，而這些器件具有價(jià)格昂貴、工作電壓高、體積大、需要濾光設(shè)備等明顯缺點(diǎn)。而如今在制作紫外探測器的無機(jī)材料中，TiO₂具有價(jià)格低廉、良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性、良好的光電特性等優(yōu)點(diǎn)。但通過實(shí)驗(yàn)研究，人們發(fā)現(xiàn)用TiO₂這種單一材料制作的紫外探測器件性能仍存在許多不足，比如光響應(yīng)度偏低。于是，人們開始關(guān)注復(fù)合材料在紫外探測器制備中的實(shí)際應(yīng)用。

以往人們常用單種金屬納米粒子進(jìn)行摻雜。這種方法在提高器件性能方會(huì)有一定的效果，但并不足夠顯著。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種基于多晶面Ir-Pd納米粒子體系摻雜的TiO₂薄膜紫外探測器及該探測器的制備方法：以石英片作為襯底，采用溶膠凝膠的成膜方法，以Ir-Pd納米粒子體系摻雜的TiO₂薄膜作為感光層制備紫外光探測器。此方法簡單易行，器件性能優(yōu)良。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于多晶面Ir-Pd納米粒子體系摻雜的TiO₂薄膜紫外探測器，其特征在于：按紫外光線入射方向，從下至上依次為：石英片襯底、多晶面Ir-Pd納米粒子體系摻雜的TiO₂薄膜、通過磁控濺射方法制備的Au叉指電極。

其中，石英片襯底厚度為0.5～1.5mm，多晶面Ir-Pd納米粒子體系摻雜的TiO₂薄膜的厚度為80～110nm；在該薄膜中，Ti與Ir的摩爾比為1：0.0005～0.002，Ti與Pd的摩爾比為1：0.0005～0.002，Ir-Pd納米粒子體系中的Ir納米粒子和Pd納米粒子均為多晶面結(jié)構(gòu)；Au叉指電極的厚度為100～150nm，Au叉指電極的指長度、指間距、指寬度分別為0.8～1.2mm、5～30μm、5～30μm。

本發(fā)明所述的一種多晶面Ir-Pd納米粒子體系摻雜的TiO₂薄膜紫外探測器的制備方法，其步驟如下：

(1)襯底的清潔處理

將石英片襯底依次置于丙酮、乙醇和去離子水中超聲清洗10～15分鐘，然后氮?dú)獯蹈伞?/p>

(2)多晶面Ir納米粒子制備

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將0.25～0.35mmol三氯化銥和1～3mmol醋酸鈉加入到70～80mL丙二醇中，于150～180℃的油浴條件下劇烈攪拌回流1～2小時(shí)；冷卻后，向混合溶液中加入40～60mL甲苯及40～60mL、0.5～1.5mmol/L的PVP(聚乙烯吡咯烷酮)溶液作為反應(yīng)的表面活性劑，在60～100℃水浴、100～150W超聲條件下攪拌0.5～1.5小時(shí)；水浴超聲攪拌結(jié)束后收集甲苯層，加壓旋干；產(chǎn)物依次用甲醇、去離子水離心清洗3～5次，干燥后得到多晶面的Ir納米粒子；

(3)多晶面Pd納米粒子制備

在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，將20～30mL、0.8～1.2mmol/L的PdCl₂溶液加入到40～60mL、0.5～1.5mmol/L的作為反應(yīng)的表面活性劑的PVP溶液中，常溫下攪拌30～50min后，再向混合溶液中快速注射5～15mL、10～20mmol/L的NaBH₄溶液，注射時(shí)間控制在5s以內(nèi)；在80～90℃水浴條件下繼續(xù)攪拌1～3h后，得到含有Pd納米粒子的溶液；最后依次用氯仿、乙醇溶液循環(huán)離心清洗2～4次，干燥后得到多晶面的Pd納米粒子；

(4)多晶面Ir-Pd納米粒子體系摻雜的TiO₂薄膜的制備