[发明专利]一种基于自耗尽效应的TiO2/NPB异质一维纳米棒阵列紫外探测器及其制备方法

摘要

一种基于自耗尽效应的TiO2/NPB异质一维纳米棒阵列紫外探测器及其制备方法，属于紫外光电探测技术领域。其从下至上依次由FTO玻璃基底、感光层TiO2/NPB异质一维纳米棒阵列、Au电极构成；其中，感光层TiO2/NPB异质一维纳米棒阵列由垂直生长在FTO表面的TiO2一维纳米棒阵列、在TiO2一维纳米棒阵列的空隙间填充的NPB材料组成。在N型TiO2一维纳米棒阵列间填充了P型NPB材料后，暗态下，P‑N异质材料产生自耗尽效应并形成内建电场与耗尽区，材料的载流子浓度降低，器件表现为高电阻状态，使器件的暗电流被有效降低。在紫外光照下，光生载流子分离并积累导致耗尽区变窄并直至消失，器件的自耗尽效应被抵消，保证器件具有较高的增益和光电流。

主权项

1.一种基于自耗尽效应的TiO2/NPB异质一维纳米棒阵列紫外探测器，其特征在于：从下至上依次由FTO玻璃基底、感光层TiO2/NPB异质一维纳米棒阵列、Au电极构成；其中，感光层TiO2/NPB异质一维纳米棒阵列由垂直生长在FTO表面的TiO2一维纳米棒阵列、在TiO2一维纳米棒阵列的空隙间填充的NPB材料组成；且该紫外探测器由如下步骤制备得到，(1)清洗衬底将FTO玻璃基底依次置于丙酮、乙醇和去离子水中分别进行超声清洗10～15分钟，然后烘干；(2)制备TiO2一维纳米棒阵列在室温条件下，向10～15mL甲苯中依次缓慢滴加0.3～0.5mL钛酸四丁酯、0.1～0.3mL四氯化钛、0.4～0.8mL醋酸，剧烈搅拌10～15分钟后，倒入容积为20～25mL的反应釜中；将步骤(1)清洗好的FTO玻璃基底进行紫外臭氧处理，然后放入上述反应釜中；将反应釜置于120～150℃的烘箱中反应4～8小时，然后自然冷却至室温，取出基底并依次用乙醇、去离子水清洗基底表面，最后在空气中自然晾干，得到高度为2.4～3.6μm的TiO2一维纳米棒阵列，其中单根TiO2纳米棒的直径为80～120nm，两相邻纳米棒之间的距离为100～150nm，纳米棒的生长方向垂直于FTO薄膜表面；(3)填充NPB材料配制浓度为3～5mg/mL的NPB四氢呋喃溶液，滴加在步骤(2)制备好的TiO2一维纳米棒阵列表面，通过500～1000转/分钟旋涂15～30秒，使NPB四氢呋喃溶液完全覆盖TiO2一维纳米棒阵列的表面，然后在空气中静置20～30分钟待溶剂自然挥发；NPB存在于TiO2一维纳米棒阵列的空隙间和表面，得到TiO2/NPB复合材料；(4)清洗表面NPB材料取四氢呋喃0.2～0.5mL，在4000～6000转/分钟的旋转条件下滴加到步骤(3)得到的TiO2/NPB复合材料表面，再持续旋转15～30秒；重复在旋转下滴加四氢呋喃和再持续旋转两步操作2～6次，使得在经过清洗操作后TiO2一维纳米棒阵列间隙中的NPB被保留，而上层的NBP被洗掉，并露出TiO2一维纳米棒阵列的顶端，得到感光层TiO2/NPB异质一维纳米棒阵列；(5)制备Au电极在感光层TiO2/NPB异质一维纳米棒阵列上制备Au电极，从而得到基于自耗尽效应的TiO2/NPB异质一维纳米棒阵列紫外探测器。