[發(fā)明專利]Au/TiO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911180974.1
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110911564B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設計）人: 鄭靈霞;鄭華均;鄧曉雷;王永智
• 申請（專利權）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

本發(fā)明提供了一種Au/TiO₂/P3HT異質(zhì)結纖維及其制備方法，以及在制備光電探測器中的應用；本發(fā)明以鈦微米線為基底，通過二次陽極氧化?管式爐中退火?負壓浸漬的方法制備得到TiO₂/P3HT異質(zhì)結纖維后，利用等離子濺射儀在TiO₂/P3HT異質(zhì)結纖維表面沉積Au納米顆粒，通過沉積時間的控制來調(diào)節(jié)Au納米顆粒的大小和分布，得到Au/TiO₂/P3HT異質(zhì)結纖維；利用本發(fā)明Au/TiO₂/P3HT異質(zhì)結纖維可構筑具有優(yōu)異紫外光選擇性、超高響應度和高度柔韌性的Au/TiO₂/P3HT異質(zhì)結纖維光電探測器，利用Au的等離子體共振效應，實現(xiàn)了紫外區(qū)光響應度提高幅度最高可達600～900％。

技術領域

本發(fā)明屬于半導體光電器件技術領域，具體涉及一種Au/TiO₂/P3HT異質(zhì)結纖維及其制備方法，以及在異質(zhì)結纖維光電探測器的構筑中的應用。

背景技術

光電探測器因其具有的將光輻射信號轉(zhuǎn)換為電子信號的能力而被廣泛運用于空間通信、環(huán)境監(jiān)測、火焰探測等領域(H.Chen,K.Liu,L.Hu,A.A.Al-Ghamdi,X.Fang,Mater.Today.2015,18,493)。相比于傳統(tǒng)二維結構的光電探測器，纖維狀柔性探測器因滿足未來便攜式電子器件的輕量化、小型化、柔性可穿戴等要求愈發(fā)受到研究人員的關注。在原先提出的光電探測器的5S評價指標(M.Liao, L.Sang,T.Teraji,M.Imura,J.Alvarez,Y.Koide,Jpn.J.Appl.Phys.2012,51,090115)：靈敏度、信噪比、響應速度、光選擇性和穩(wěn)定性之外，考慮到柔性器件在不同應變工況下的性能變化，研究者們提出了更多的要求：便攜性、柔韌性以及機械強度(S.Cai,X.Xu,W.Yang,J.Chen,X.Fang,Adv.Mater. 2019,1808133)。

異質(zhì)結型光伏器件可以通過構筑p-n結空間勢壘區(qū)來實現(xiàn)探測器的自驅(qū)動，即零偏壓下內(nèi)建電場有效分離光生電子空穴對，產(chǎn)生短路電流或開路電壓。但由于纖維探測器的活性材料少，受光面積受限，零偏壓下內(nèi)在驅(qū)動力弱等原因?qū)е鹿忭憫缺韧瑯咏Y構的平面器件要低得多。此外，纖維器件活性材料與纖維基底之間以及電極與活性材料之間的結合力較弱，導致在重復性彎曲工況下自驅(qū)動探測性能極其不佳(Z.Zhu,D.Ju,Y.Zou,Y.Dong,L.Luo,T.Zhang,D.Shan,and H.Zeng,ACS Appl.Mater.Interfaces.2017,9,12092；Y.H.Ko,G.Nagaraju,J.S.Yu,Nanoscale 2015,7,2735；Z.Zhu, S.Wang,Y.Zhu,X.Liu,Y.Zou,Y.Gu,D.Ju,H.Zeng,Adv.Mater.Interfaces 2018,1800136)。

金屬納米粒子通過光誘導局部表面等離子共振引起的自由電子振蕩，實現(xiàn)了光吸收、光散射和局域電磁場的增強，因此，基于金屬納米粒子等離子共振原理來增強器件響應度的方法成為研究的熱點。例如基于Au-ZnO納米絲的探測器(K.Liu,M.Sakurai,M.Liao,M.Aono,J.Phys.Chem.C.2010, 114,19835)，Au修飾增強的基于鈣鈦礦-石墨烯的探測器(Z.Sun,L.Aigouy,Z.Chen,Nanoscale.2016, 8,7377)，單根Se微米管的探測器(K.Hu,H.Chen,M.Jiang,F.Teng,L.Zheng,X.Fang,Adv.Funct. Mater.2016,26,6641)，導電聚合物BPE-PTCDI納米絲的光電探測器(J.Jung,M.Yoom,J.Lim,Y.Lee, K.Lee,D.Kim,J.Oh,Adv.Funct.Mater.27,1604528)。然而目前Au修飾手段的應用主要集中在“平面式”光電探測器，有關“纖維狀”光電探測器的響應度增強還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容