[發明專利]一種基于FTO/TiO2

有效

• 申請號: 201910003336.6
• 申請日: 2019-01-03
• 公開（公告）號: CN109728122B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 尹博;阮圣平;周敬然;劉彩霞;董瑋;張歆東;郭文濱;沈亮;溫善鵬;張德重
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L31/109
• 分類號: H01L31/109;H01L31/18
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

一種基于FTO/TiO₂/MoO₃異質結的紫外探測器及其制備方法，屬于無機半導體光電探測器技術領域。從下到上依次由SiO₂/FTO襯底、TiO₂納米線、MoO₃納米層、Ag電極組成；待測的紫外光從SiO₂/FTO一側入射；其中SiO₂/FTO襯底的厚度為2～3mm，TiO₂納米線的厚度為2～3μm，MoO₃納米層的厚度為2～5nm，Ag電極的厚度為1～3mm。本發明制備的低暗電流、高光暗抑制比、高響應度的紫外探測器具有操作簡單，成本較低，且基底材料均為無機半導體材料、無毒環保的特點，具有一定的發展前景和應用價值，對波長330nm～400nm的紫外線具有良好的檢測性能。

技術領域

本發明屬于無機半導體光電探測器技術領域，具體涉及一種以SiO₂/FTO(二氧化硅/摻氟二氧化錫)為襯底、以TiO₂/MoO₃(二氧化鈦/三氧化鉬)為基底材料、以Ag(銀)為電極的低暗電流、高光暗抑制比、高響應度的紫外探測器及其制備方法。

背景技術

氧化物半導體基探測器由于其體積小、成本低、功耗小、穩定性高等優勢，在環境紫外監測、現代通信、航空航天等領域具有十分重要的應用價值，并成為近年來光電探測領域里至關重要的一部分。

TiO₂作為一種寬禁帶氧化物半導體材料，對紫外光具有良好的吸收性能，并且具有良好的光電性能，這種性能由于TiO₂良好的化學穩定性而賦予了TiO₂基探測器在紫外光電器件方面的獨特優勢。然而，單一的TiO₂基紫外探測器的吸收度還有待提高，其探測響應度和光暗電流都有待提升。

MoO₃作為一種N型寬禁帶半導體，具有較高的電子遷移率，對可見光的透過性較高等特點，因此越來越多的被應用于光電檢測、生物活血、光催化、有機太陽能電池等方面。MoO₃在作為紫外探測器的基體材料方面，具有較大的潛力和提升空間。

在基于FTO/TiO₂/MoO₃異質結的紫外光探測器中，一方面，FTO和TiO₂納米線之間形成的異質結具有內建電場，促進光生載流子的分離和收集，并且寬禁帶半導體MoO₃的層狀結構補充了TiO₂納米線的間隙對紫外光利用率不足的優勢，提高了器件的光電流，從而提高了器件的響應度；另一方面，在暗態下，由于 MoO₃的能級位置低于TiO₂，且其導帶低于Ag電極，導致MoO₃對電子具有陷阱作用，從而降低了器件暗電流，這與光電流的提高共同優化了器件的光暗抑制比。

發明內容

本發明目的是提供一種基于FTO/TiO₂/MoO₃異質結的紫外光探測器及其制備方法。

本發明采用SiO₂/FTO作為襯底，以TiO₂納米線/MoO₃納米層作基底材料制備紫外光探測器，在優化器件的光電性能方面，不僅利用了TiO₂/FTO異質結加快光生載流子分離和收集的特點，發揮了一維TiO₂納米線的傳輸優勢，還采用 MoO₃納米層來補充TiO₂納米線間存在間隙導致對紫外光的利用率不足的劣勢。在改善器件的暗電流上，MoO₃納米層對電子的陷阱作用使器件的暗電流得到有效的抑制。同時本發明采用的水熱法操作簡單，成本較低，且基底材料均為無機半導體材料，無毒環保，因此具有一定的發展前景和應用價值。