[發明專利]一種氧化鋅?聚苯胺三明治結構的紫外光電探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 201710369125.5
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107342364A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 易國斌;譚淼;秦佩;俎喜紅;王歡;羅洪盛
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48;B82Y30/00
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所44329
• 代理人: 張燕玲,楊曉松

技術領域

本發明屬于無機納米材料領域，特別涉及一種氧化鋅-聚苯胺三明治結構的紫外光電探測器及其制備方法。

背景技術

紫外光電探測器在綠色照明、光通訊、環境監測和國防等方面有著廣闊的應用前景，具有極高的軍事和民用價值，是近年來國際上光電探測領域的研究熱點之一。傳統的紫外探測器以紫外光電倍增管為主，但是其制造過程較為復雜，體積大，易損壞，工作條件要求高，嚴重限制了其廣泛應用和發展。近年來，日益發展的寬禁帶半導體為紫外探測器的研究開拓了新的領域，采用半導體紫外探測器代替傳統的紫外光電倍增管已成為可能。

氧化鋅是一種寬禁帶直接帶隙半導體材料，室溫下禁帶寬度3.37eV，激子束縛能高達60eV，并具有良好的化學穩定性和熱穩定性，在紫外光電探測器方面有著巨大的應用潛力。氧化鋅納米片具有比表面積大，電子傳輸速率快的特點，這種理想的形貌結構在光敏器件，氣敏器件和染料敏化太陽能電池等領域表現出優異的性能。

但是，氧化鋅易于受到光的腐蝕，且太陽光吸收波長范圍狹窄，只對紫外光有響應，可見光利用效率低：同時，納米氧化鋅光生載流子的復合率較高，量子效率較低。因此，對氧化鋅半導體進行復合改性以加快光生電子—空穴對分離，抑制載流子復合以提高量子效率；提高可見光利用效率，具有重要的現實意義。

聚苯胺屬于空穴導電型半導體導電聚合物，具有合成方法簡單，穩定性好，耐高溫及抗氧化等優點。此外，酸摻雜的聚苯胺在可見光及紅外區有很強的吸收。實驗表明，將納米氧化鋅與聚苯胺復合，可以形成良好的異質結界面，有利于光生電子—空穴對的分離，提高復合材料的量子效率以及對可見光的利用效率。

發明內容

長期以來，氧化鋅納米片陣列以其比表面積大和光電轉化效率高吸引了廣大科研工作者的目光，但是以往的制備工藝復雜，且所得納米片形貌不穩定，難以作為基底材料在紫外光電探測器件中加以應用。例如，中國發明201310064916.9公開了一種氧化鋅/聚苯胺復合光催化劑的方法，其所采用的氧化鋅形貌遠小于本發明所述氧化鋅納米片陣列，影響了其對紫外光的利用效率；專利201410685786.5公開了一種氧化鋅納米片的制備方法，其工藝復雜，難以得到廣泛利用。為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種氧化鋅-聚苯胺三明治結構的紫外光電探測器。

本發明的另一目的在于提供一種上述氧化鋅-聚苯胺三明治結構的紫外光電探測器的制備方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種氧化鋅-聚苯胺三明治結構的紫外光電探測器，該紫外光電探測器是以上下兩層ITO導電玻璃為襯底，上下兩層ITO導電玻璃之間設置了兩層氧化鋅納米片，兩層氧化鋅納米片之間設置了一層聚苯胺納米線。

上述的氧化鋅-聚苯胺三明治結構的紫外光電探測器的制備方法，包括以下步驟：

(1)將ITO導電玻璃依次置于丙酮、無水乙醇和蒸餾水中超聲清洗30min，并將其烘干后置于不銹鋼電極夾上；配制Zn(NO₃)₂濃度為0.03～0.07mol/L、KCL濃度為0.07～0.12mol/L的水溶液作為電解液A，采用三電極體系，以鉑片電極作為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極，進行電化學反應，控制氧化溫度30～60℃，氧化電壓-0.5～-1.5V，氧化時間10～60min；反應完成后，取出產物，用蒸餾水洗滌，室溫干燥后，在ITO導電玻璃上得到產物氧化鋅納米片陣列；

(2)將苯胺單體溶液與1mol/L稀酸溶液按體積比為0.1～0.2:20配制苯胺的稀酸溶液B，所述稀酸為稀鹽酸或稀硫酸；再往溶液B中加入濃度為0.1mol/L的過硫酸銨溶液，得到溶液C，過硫酸銨溶液與溶液B的體積比為0.5～1.0:20；然后將溶液C置于溫度為0～4℃的冰箱中反應0.5～4h，得到聚苯胺納米線懸浮液；

(3)將所得的聚苯胺納米線懸浮液取出后離心，用無水乙醇洗滌，將所得溶液均勻懸涂在步驟(1)所得氧化鋅納米片陣列上面并烘干，得到氧化鋅/聚苯胺納米復合材料；將所得的氧化鋅/聚苯胺納米復合材料面對面固定組裝，即制得氧化鋅-聚苯胺三明治結構的紫外光電探測器。

步驟(1)所述蒸餾水洗滌的次數為2～3次。

步驟(3)所述用無水乙醇洗滌的次數為2～4次，從而將聚苯胺納米線懸浮液中的酸洗滌干凈，以防止殘留的酸腐蝕氧化鋅納米片陣列。

本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：