[發明專利]一種寬光譜納米陣列探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 201910156029.1
• 申請日: 2019-03-01
• 公開（公告）號: CN109742242A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 況亞偉;劉玉申;倪志春;魏青竹;楊希峰;王書昶;馬玉龍;馮金福
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院;蘇州騰暉光伏技術有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48;B82Y15/00;B82Y30/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

本發明公開了一種寬光譜納米陣列探測器，包括氧化硅襯底，氧化硅襯底的表面設置ZnO納米柱周期陣列結構，ZnO納米柱周期陣列結構表面設置鈣鈦礦納米柱周期陣列結構，ZnO納米柱和鈣鈦礦納米柱上下對齊構成軸向異質結柱體，氧化硅襯底的表面及軸向異質結柱體的表面設置透明導電薄膜，位于ZnO納米柱周期陣列結構兩側的透明導電薄膜的表面設置金屬柵線電極作為導電電極供外電路驅動。本發明還公開了一種寬光譜納米陣列探測器的制備方法。本發明利用鈣鈦礦及納米柱的周期陣列拓展ZnO的光譜響應范圍，在不損失ZnO紫外光譜響應的基礎上產生較高的可見光譜的響應。

技術領域

本發明涉及一種光譜探測器及其制備方法，尤其是涉及一種寬光譜納米陣列探測器及其制備方法。

背景技術

作為第三代半導體的突出代表,氧化鋅(ZnO)由于其優異的綜合性能、良好的穩定性以及便于制備等特點而在光學、電子學、磁學、電化學等領域有著廣泛的應用前景。室溫下ZnO的直接帶隙為3.37eV，激子束縛能高達60meV，是一種高效的短波長光電子材料。ZnO良好的電子傳輸特性使得它在光伏和光催化領域應用前景也有巨大的應用潛力。

但其寬帶隙限制了其對占太陽能約43％的可見光的吸收。低光能利用率極大的限制了ZnO作為光電材料的實際應用。各國研究人員采用多種方法嘗試使其光響應范圍從紫外波段擴展至可見光范圍，提高材料光的利用率。Deng等通過Ag修飾ZnO表面，通過Ag基可見光等離子共振峰，使ZnO對可見光有較好的吸收(Deng Q,Duan X,Ng D H L,et al.ACSApplied Materials&Interfaces,2012,4(11):6030–6037.)；Cho等利用ZnO/ZnSe復合的三維納米柱結構(Cho S,Jang J W,Kim J,et al.Langmuir,2011,27(16):10243-10250.)，改良了材料在可見光下的光電響應；清華大學的發明專利ZL201210370194.5提供了一種具有氧缺陷型的ZnO材料及其制備方法，提高了材料的可見光區的響應。CH₃NH₃PbX₃(X＝Br，I)是一類具有鈣鈦礦晶體結構類型的有機-無機雜化半導體材料，具有較大的光吸收系數和電子-空穴擴散長度。其中CH₃NH₃PbI₃具有1.55ev的直接帶隙，能吸收波長小于800nm的光子，對應于太陽光譜的可見光部分。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種寬光譜納米陣列探測器，利用鈣鈦礦及納米柱的周期陣列拓展ZnO的光譜響應范圍，在不損失ZnO紫外光譜(300～450nm)響應的基礎上產生較高的可見光譜(450～800nm)的響應，同時利用ZnO優異的載流子傳輸特實現較高的響應度。本發明的另一個目的是提供一種寬光譜納米陣列探測器的制備方法。

本發明技術方案如下：一種寬光譜納米陣列探測器，包括氧化硅襯底，所述氧化硅襯底的表面設置ZnO納米柱周期陣列結構，所述ZnO納米柱周期陣列結構表面設置鈣鈦礦納米柱周期陣列結構，所述ZnO納米柱和所述鈣鈦礦納米柱上下對齊構成軸向異質結柱體，所述氧化硅襯底的表面及所述軸向異質結柱體的表面設置透明導電薄膜，位于所述ZnO納米柱周期陣列結構兩側的所述透明導電薄膜的表面設置金屬柵線電極作為導電電極供外電路驅動。

優選的，所述氧化硅襯底的厚度為20～2000μm。

優選的，所述ZnO納米柱周期陣列結構的ZnO納米柱直徑為100～800nm，高度為100～8000nm，占空比為0.1～0.8。

優選的，所述鈣鈦礦納米柱周期陣列結構的鈣鈦礦納米柱直徑為100～800nm，高度為100～8000nm，占空比為0.1～0.8，所述鈣鈦礦為CH₃NH₃PbI₃。