[发明专利]一种基于纳米ZnO‑rGO复合材料的光电导型紫外探测器及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于纳米ZnO‑rGO复合材料的光电导型紫外探测器，该紫外探测器依次有低阻Si层、SiO2绝缘层、纳米ZnO‑rGO旋涂层和Al电极。其制备方法如下先采用溶剂热法制备ZnO纳米颗粒，用APTES对ZnO纳米颗粒进行表面改性，再用水热法制备ZnO‑rGO复合物，然后将复合物溶液旋涂在Si/SiO2的SiO2面上，再在旋凃层表面镀上Al电极获得紫外探测器。相比基于纳米ZnO的紫外探测器，本发明的紫外探测器暗电流低，光电流、响应度、灵敏度都得到较大提升，且该方法制备的器件结构简单、方法简单易行、成本低、适合大面积制备，在军事、民用以及一些特殊领域有重要的应用价值和良好的应用前景。

主权项

一种基于纳米ZnO‑rGO复合材料的光电导型紫外探测器的制备方法，该探测器自下而上依次有低阻Si层（1）、SiO2绝缘层（2）、纳米ZnO‑还原氧化石墨烯旋凃层（3）和Al电极（4），其特征在于，该探测器的制备方法包括以下步骤：1）在烧杯中加入粉末状Zn(CH3COO)2•2H2O和NaOH，再加入无水乙醇，使得Zn(CH3COO)2•2H2O的浓度为0.1 mol/L，NaOH的浓度为1 mol/L，将烧杯封口后置于室温下充分搅拌直至固体完全溶解并且形成乳白色前驱体溶液；将上述前驱体溶液转移至聚四氟乙烯内胆中，将内胆放入水热釜中，拧紧，置于150 ℃烘箱中保温2 h；待水热釜冷却至室温后取出并分管离心，离心产物需用无水乙醇洗涤、再离心2次后放置于60 ℃烘箱内干燥12 h，得到纳米ZnO颗粒；2）将上述纳米ZnO颗粒加入无水乙醇中，超声使其完全分散，然后加入3‑氨丙基三乙氧基硅烷（APTES），使得以mg 为单位计的ZnO和以ml为单位计的APTES比值为0.5~1，在60 ℃下水浴回流处理4 h；将液体分管离心，并用无水乙醇洗涤、再离心2次后置于60 ℃的烘箱内干燥12 h，得到表面改性后的纳米ZnO颗粒；3）将表面改性后的纳米ZnO颗粒加入去离子水中，超声使其完全分散后，加入2 mg/ml 氧化石墨烯水溶液形成混合液，使得氧化石墨烯的质量分数为5 %~10 %，室温下充分搅拌2 h后使氧化石墨烯与ZnO混合均匀；将上述混合液转移至聚四氟乙烯内胆中，将内胆放入水热釜中，拧紧，置于180 ℃烘箱中保温12 h；待水热反应完成后装置自然冷却至室温，将产物离心并且先后用去离子水和无水乙醇交替洗涤4次后置于60 ℃烘箱中干燥12 h，得到纳米ZnO‑还原氧化石墨烯复合材料，并配制浓度为25 mg/ml的ZnO‑还原氧化石墨烯/无水乙醇混合液；4）在洁净、低阻Si片（1）的SiO2绝缘层（2）上旋涂步骤3）的ZnO‑还原氧化石墨烯/无水乙醇混合液，转速为1000～3000 r/min，旋涂30 s，旋涂次数为1~2次，得到纳米ZnO‑还原氧化石墨烯旋凃层（3）；5）在上述的旋凃层（3）上蒸镀厚度为70～100 nm的Al电极（4），获得基于纳米ZnO‑rGO复合材料的光电导型紫外探测器。