[发明专利]一种宽光谱、强吸收的表面光伏型光探测器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽光谱强吸收的表面光伏型光探测器的制备方法。

背景技术

光探测器是利用具有光电效应的材料制成的能够实现光电转换的传感器，其作用是实现光电变换。其机理是由射入探测器的导波光束引起电子从价带到导带的受激跃迁，产生光生载流子(电子和空穴)。并由PN结或肖特基势垒将这些载流子收集起来，最终表现为光电压或光电流。大部分光电探测器由于光电材料具有特定的带隙，具有较强的光谱选择性，也即不同的光探测器的光谱响应度在不同波长是不同的。如响应在日盲区的深紫外探测器、响应在可见光的太阳能电池、响应在近红外的红外传感器、响应在中远红外的红外光电传感器。但这些探测器适用的光谱范围有限，光谱响应范围固定不可调节，限制了其应用范围。如用于光谱分析和标定，就需要同时使用各个谱段的众多光探测器，导致结构复杂、操作麻烦。虽然硅光探测器适用的光谱范围宽，但其制备通常需要经过熔炼、结晶、分割等高耗能的复杂生产过程，使其使用成本很高，并且硅探测器不具备光谱响应范围可调节的特性。

发明内容

本发明目的就是提供一种宽光谱、强吸收的表面光伏型光探测器的制备方法，该方法的能耗低，制备工艺简单，所需设备简单；制备的光探测器能适用的光谱范围大，具有与硅光探测器一样的光谱标定能力，适合做光谱分析；同时光电压和光谱的响应可以通过外加电压来调节，还可以做光敏开关等光电器件，具有十分广阔的应用前景。

本发明实现其发明的目所采用的技术方案是一种宽光谱、强吸收的表面光伏型光探测器的制备方法，其具体作法是：

a、TiO₂纳米管阵列的制备及其晶化

以钛箔为阳极，铂为阴极，0.25wt％NH₄F的乙二醇溶液为电解液，对钛箔进行3-6h的阳极氧化；取出钛箔，去离子水冲净，并超声处理5-8min，在钛箔上得到非晶态TiO₂纳米管阵列；

将钛箔及其非晶态TiO₂纳米管阵列以3-20℃/min的速率升温至450℃，保温退火3-4h，最后随炉冷却至室温，即在浸入电解液的钛箔部位生成锐钛矿型TiO₂纳米管阵列，未浸入电解液的钛箔部位则无生成物附着；

b、水热法制备Bi₂S₃-TiO₂纳米管阵列

将Na₂S₂O₃添加到持续搅拌的0.008-0.01mol/L的Bi(NO₃)₃水溶液得反应液，加入的S与溶液中的Bi化学计量比为2∶3；然后将a步反应后的钛箔置于高温反应釜内的聚四氟乙烯内胆中，再将反应液注入，使反应液淹没TiO₂纳米管阵列；最后密封反应釜，在100℃下热处理24h；取出钛箔，用去离子水冲洗，在50-70℃烘干1-3h，即在钛箔上已有锐钛矿型TiO₂纳米管阵列的部位制得Bi₂S₃-TiO₂纳米管阵列，钛箔的其余部位仍为纯钛箔；

c、探测器的组装

在钛箔的Bi₂S₃-TiO₂纳米管阵列表面覆盖一块方块面电阻为10-14欧的掺杂氟的SnO2透明导电玻璃，并在掺杂氟的SnO2透明导电玻璃上引出电极作为第一电极，在未生成Bi₂S₃-TiO₂纳米管阵列的钛箔部位引出电极作为第二电极，用热熔胶将掺杂氟的SnO2透明导电玻璃与钛箔及其Bi₂S₃-TiO₂纳米管阵列的边缘接触处进行封装，即得表面光伏型光探测器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：