[發明專利]自驅動紫外光電探測器及制備方法

有效

• 申請號: 202110395978.2
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113091899B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 孫旭輝;文震;劉賽男
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 王雪梅

本發明提供了一種自驅動紫外光電探測器及其制備方法，涉及半導體紫外光探測技術領域。本發明的自驅動紫外光電探測器用于探測紫外光，且能夠探測出紫外光的最低檢測限為UV_min，自驅動紫外光電探測器包括絕緣基底、電極層和摩擦層。其中，電極層形成在絕緣基底上，且電極層的材料選擇為光敏電阻材料，光敏電阻材料基于光致阻變效應從而在紫外光照射下引起阻值變化。摩擦層形成在電極層上，摩擦層用于與外部基材摩擦起電，從而在摩擦層表面帶電。電極層基于靜電感應效應感應出與摩擦層表面相反的電荷，且基于光致阻變效應引起的阻值變化，與阻抗匹配效應相耦合，從而引起自驅動紫外光電探測器的輸出變化，進而檢測出最低檢測限為UV_min的所述紫外光。

技術領域

本發明涉及半導體紫外光探測技術領域，特別是涉及一種自驅動紫外光電探測器及制備方法。

背景技術

在物聯網快速發展的時代，對傳感器系統的小型化、集成化、智能化、多功能的需求越來越大。作為一個重要的傳感器，自驅動紫外光電探測器廣泛應用于各個領域，如通信、生物和化學分析、光電電路、環境監測等。然而，大多數自驅動紫外光電探測器都需要外部電源供電，這不僅增加了器件的體積，而且在很大程度上限制了光電探測器的獨立性和移動性。此外，外部電源如商用電池存在著硬質、壽命有限的缺點。這些很大程度上限制了其實際應用。

摩擦納米發電機(TENG)，作為一種新型發電技術，通過摩擦起電和靜電感應效應可以將周圍環境的機械能轉化為電能，為自供電自驅動紫外光電探測器發展提供了一種有效的方法。當器件暴露于紫外環境中，可以通過測量因為外部刺激改變的TENG的摩擦層材料間的摩擦起電效應來探測紫外光。紫外光是陽光的主要成分，但過度暴露在紫外線輻射下會使皮膚曬黑曬傷，加速皮膚老化，并且會傷害眼睛。當紫外線指數為3(0.075mW/cm²)或4(0.1mW/cm²)時，表示太陽輻射中的紫外線量是比較低的，對人體的可能影響也是比較小的。紫外線指數為5(0.125mW/cm²)和6(0.15mW/cm²)時，表示紫外線的量為中等強度，對人體皮膚也有中等強度的傷害影響。紫外線指數為7(0.175mW/cm²)、8(0.2mW/cm²)、9(0.225mW/cm²)時，表示有較強的紫外線照射強度，這時，對人體的可能影響就比較大，需要采取相應的防護措施。而當紫外線指數大于10(0.25mW/cm²)時，表示紫外線照射量非常強，對人體有最大的影響，必須采取防護措施。然而，當探測強度較低的紫外光時，材料的摩擦起電能力變化不大，器件的輸出電信號變化很小，導致其對探測微弱的光信號的能力很差。此外，器件的輸出信號很容易受到如濕度等環境因素的影響，從而影響其可靠性和穩定性。因此，需要設計新的結構與響應機制來開發一種檢測低強度紫外光的自驅動紫外光電探測器，并且具有可靠性與穩定性。

發明內容

本發明第一方面的一個目的是要提供一種自驅動紫外光電探測器可以探測出較低強度的紫外光。

本發明第一方面的另一個目的是要解決現有技術中的自驅動紫外光電探測器件對低強度紫外光探測能力較差的問題。

本發明第一方面的又一個目的是要解決現有技術中的自驅動紫外光電探測器件可靠性和穩定性差的問題。

本發明第二方面的目的是提供一種自驅動紫外光電探測器的制備方法。

特別地，本發明提供一種自驅動紫外光電探測器，用于探測紫外光，且能夠探測出所述紫外光的最低檢測限為UV_min，所述自驅動紫外光電探測器包括：

絕緣基底；

電極層，形成在所述絕緣基底上，且所述電極層的材料選擇為光敏電阻材料，所述光敏電阻材料基于光致阻變效應從而在紫外光照射下引起阻值變化；