[发明专利]二硫化钼钛酸钡复合纳米卷光电探测器及其制备方法

说明书

本发明属于半导体光电探测技术领域，提供了一种二硫化钼钛酸钡复合材料纳米卷光电探测器及其制作方法，分为以下四步：(1)制备单层二硫化钼薄膜；(2)制备二硫化钼钛酸钡复合材料；(3)制备二硫化钼钛酸钡复合材料纳米卷；(4)制备基于(3)中材料的光电探测器。通过引入钛酸钡纳米颗粒与二硫化钼复合后构筑纳米卷结构，可以显著提升二硫化钼的光响应度，从而得到一种具有高光响应度的光电探测器件。同时该探测器具有良好的环境稳定性，且所用原料绿色环保，所用设备简单，制备容易，成本低廉，易于大规模制备。

技术领域

本发明涉及半导体光电探测技术领域，尤其涉及一种二硫化钼钛酸钡复合纳米卷光电探测器及其制备方法。

背景技术

半导体光电探测器早已被成熟应用于广泛的领域之中，并成为现代工业和科学的核心器件品类之一。单层二硫化钼作为一种典型的二维半导体材料以其具备直接带隙且带隙宽度可调、单分子层厚度、以及环境稳定性等特性，在光电探测领域中表现出了非常优异的性能。将二维纳米片转化为一维纳米卷结构，是进一步扩展其在电池、传感、过滤和光催化过程中的应用的一个有前景的方法。一维纳米卷结构不仅保留了其二维基体的优良性能，而且还表现出一维几何排列所带来的新特性。由于其独特的管状结构，与基体纳米片相比，表现出不同寻常的电子、机械和光学性质。由于猝灭效应的存在，但单纯的二硫化钼材料制备的光电探测器具有较低的光响应度，这阻碍了其在光电领域的进一步发展。钛酸钡是一种重要的介电材料，可用于催化和光捕获，其直接带隙约为3.2eV，通过与二硫化钼纳米卷复合可以显著改善二硫化钼的光响应度。本发明公开了一种基于二硫化钼钛酸钡复合材料纳米卷光电探测器及其制备方法。通过引入钛酸钡纳米颗粒与二硫化钼纳米卷复合构筑新的结构，提高探测器性能。利用钛酸钡纳米颗粒与光之间的相互作用，提高材料对光的吸收，从而提高响应度。该方法制备的光电探测器具有结构简单，响应度高的优点。

二硫化钼在可见光波段表现出较强的光致发光效应，然而，由于单层二硫化钼纳米级的厚度，仅能吸收5-10％的可见光，单层二硫化钼材料制备的光电探测器具有较低的光响应度，这限制了它在高性能光电器件上的广泛应用。

发明内容

针对现有技术的单层二硫化钼光电探测器光响应度低的问题的不足，本发明提供一种二硫化钼钛酸钡复合材料纳米卷的光电探测器及其制备方法，通过旋涂法引入钛酸钡纳米颗粒与二硫化钼薄膜复合，再用毛细管力驱动自组装成一维纳米卷轴，最后将金属电极转移到纳米卷轴上形成一维卷轴状的二硫化钼钛酸钡复合材料纳米卷光电探测器。

本发明公开的二硫化钼钛酸钡复合纳米卷光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)制备单层二硫化钼薄膜；

步骤(2)制备二硫化钼钛酸钡复合材料：将钛酸钡纳米颗粒置于有机挥发溶液中超声处理至均匀分散，在二硫化钼薄膜上旋涂分散液，干燥后得到二硫化钼钛酸钡复合材料；

步骤(3)制备二硫化钼钛酸钡复合材料纳米卷；

步骤(4)将金属电极转移到步骤(3)制备得到的二硫化钼钛酸钡复合材料纳米卷上，得到光电探测器。

作为优选，步骤(3)具体为：

在步骤(2)制备的二硫化钼钛酸钡复合材料表面滴入碳酸氢钠溶液，加热后，用去离子水冲洗干净，用氮气吹干得到二硫化钼钛酸钡复合材料纳米卷。

作为优选，所述碳酸氢钠溶液浓度为0.2-1M，所述加热的加热温度为30-70℃，加热时间为5s到90s。

作为优选，所述步骤(4)具体为：

用六甲基二硅胺烷熏蒸金属电极，旋涂聚甲基丙烯酸甲酯溶液到金属电极上，

用聚二甲基硅氧烷使金属电极脱落转移到所述纳米卷上，得到二硫化钼钛酸钡复合材料纳米卷光电探测器。

作为优选，所述步骤(2)具体为：