[发明专利]用于紫外探测的有机－无机有序复合器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于紫外探测的有机-无机有序复合器件的制备方法。

技术背景

早在20世纪50年代，人们就开始了对紫外探测技术的研究。紫外探测技术是继红外和激光探测技术之后发展起来的又一军民两用光电探测技术。仅就军用方面，譬如光电对抗而言，继红外对抗和反对抗技术的日趋成熟，紫外对抗和反对抗技术也越来越受到军方的重视。20世纪80年代后期国外已开始紫外技术的军用研究，并已取得一定的进展。美海军C-130S直升机和P-3S运输机上就有世界上第一台紫外线告警器AAR-47。不久就有上千套分别装备于美、英、加、澳等国的飞机，1991年在海湾战争中曾投人实战。紫外探测技术在医学、生物学方面也有着广泛的应用，特别是近几年在皮肤病诊断方面有着独特的应用效果。利用紫外探测技术在检测诊断皮肤病时可直接看到病变细节。也可用它来检测癌细胞、微生物、血色素、红血球、白血球、细胞核等，这种检测不但迅速、准确，而且直观、清楚。

根据紫外探测过程的机理，紫外探测器可分为热探测器和光子探测器。其中光子探测器又分为光发射探测器，光伏探测器和光导探测器。光发射探测器的原理是：当辐射照射在某些金属、金属氧化物或半导体材料表面时，若该光子能量足够大，则足以使材料内一些电子完全脱离材料从表面逸出。这种现象叫做光电子发射，利用这种效应制成的探测器就是光电子发射探测器。光伏探测器的原理是：对p-n结或p-i-n结加上反向偏压，则当结区吸收能量足够大的光子后，反向电流就会增加。这种情况类似于光电导现象。这类光伏探测器通常叫做半导体光电二极管。光导探测器的原理是：半导体吸收能量足够大的光子后，会把其中的一些电子或空穴从原来不导电的束缚状态激活到能导电的自由状态，从而使半导体电导率增加，这种现象叫做光电导效应。根据光电导效应探测辐射的器件称为光电导(PC)探测器。目前这种器件品种最多，应用最广。中国专利CN1684275A叙述了一种镍镁氧化物日盲区紫外探测器的制备方法。美国专利US6326654叙述了一种无机、无机复合型的紫外探测器。J.Yamaura等人制得了一种基于无机基底的有机紫外探测器。

本发明通过一种简单的方法制得的无机-有机有序复合紫外探测器，可以充分利用有序化的无机半导体材料阵列响应快、稳定性好以及传输快等优点，以及有机材料价格低廉、结构易调等优点，有效地节约成本，使性能更加优越。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于紫外探测的有机-无机有序复合器件的制备方法。

包括如下步骤：

1)纯度为95～99.8％的高纯金属片或沉积有95～99.8％的高纯金属的基底依次用丙酮、异丙醇、甲醇超声洗涤1～20分钟后，用去离子水漂洗并烘干，再对其进行化学抛光，获得基底电极；

2)以铂片作为阴极，基底电极作为阳极，在电解液中，对阳极进行氧化，电压为2～30伏，时间为5～120分钟，用去离子水冲洗后，置于180～680℃空气或氧气环境中热处理3-9小时后自然降温，取出，获得管状金属氧化物阵列；

3)在管状金属氧化物阵列上涂覆一层厚度为2nm～200nm的有机层；

4)在有机层上涂覆一层厚度为2～60nm的电极层。

所述高纯金属片为钛、锌、镍、镁、铝或锡。基底为普通玻璃、导电玻璃、硅片或高分子树脂，高纯金属采用真空蒸镀或磁控溅射方法沉积在基底上，厚度为1μm～100μm。电解液是硫酸、醋酸、盐酸、磷酸、氟化钾水溶液、氟化钠水溶液、硫酸氢钠水溶液中的一种或几种的混合物，电解液pH值为1～6.5。管状金属氧化物阵列的管长为0.02μm～10μm、管径为10nm～120nm。有机层为三苯胺、烷基取代三苯胺、苯腙、萘苯腙、四苯基联苯胺、烷基取代四苯基联苯胺、聚乙烯基咔唑、联吡啶、吡唑啉、聚苯撑乙烯或烷基取代聚苯撑乙烯。电极层为金、银、铝、镁、钙、铂或碳胶。有机层的涂覆方法为溶液旋涂、浸涂或真空蒸镀。电极层的涂覆方法为磁控溅射、真空蒸镀或刷涂。

本发明通过无机材料和有机材料的协同效应，并利用有序化的无机材料阵列，制得了性能优于单组分材料以及普通有机-无机复合材料的紫外探测器。其工艺简单，易于实现，在成本增加有限的情况下大幅度提高了性能。

附图说明

图1是本发明的用于紫外探测的有机-无机有序复合器件的结构示意图；自上而下依次由电极层，有机层，管状金属氧化物阵列和基底组成；

图2是管状金属氧化物阵列的扫描电镜图片；这种多孔结构有利于有机小分子的渗入，从而增大无机、有机材料之间的接触面积，使更多光生电子-空穴对分离，增强光响应；