[发明专利]一种FTO衬底上自组装CuO纳米片的可见光电探测器的制备方法

说明书

本发明涉及一种FTO衬底上自组装CuO纳米片的可见光电探测器的制备方法，制作时，(1)使用尺寸FTO作为衬底，用等离子体清洗机亲水处理；(2)选取Cu(NO₃)₂粉末溶于去离子水中配置成0.12mol/L的Cu(NO₃)₂溶液，搅拌均匀后加入氨水，得到第一混合溶液；(3)FTO浸入第一混合溶液，混合成第二混合溶液，将第二混合溶液在低温下自然热蒸发2～3小时，然后将第二混合溶液自然冷却至室温，把沉积上Cu(OH)₂的FTO用去离子水与无水乙醇混合溶液超声后置于烘箱干燥，得到干燥后的FTO；(4)将FTO退火，得到FTO衬底上自组装CuO纳米片的可见光电探测器。通过本发明，首次合成具有较高光电响应的FTO‑CuO异质结构，合成温度低且产量大，具有较大的比表面积和可见光吸收效率，且光电响应性能稳定。

技术领域

本发明涉及一种FTO衬底上自组装CuO纳米片的可见光电探测器的制备方法，属于光电功能材料领域，特别涉及PN异质结构半导体材料应用于光电响应器件。

背景技术

传统的光电探测器主要基于半导体薄膜材料，在薄膜材料上通过物理方法沉积电极材料构建固态光电探测器，它的制备工艺繁琐且制备成本高。近些年发展起来的固液界面的光电探测器通过电化学方法组装三电极就可以实现光电响应，成本低廉利于推广。

作为电化学光电探测器的光阳极材料需要具备几个特征：(1)构建具备优越的光吸收性能的微纳结构，能让入射光在光阳极材料中能进行多次散射，增加入射光的光程；(2)实现光阳极材料到电荷收集极能有很好的电子传输通道，减少光生电子的散射；(3)解决光生载流子的光阳极材料表面的复合概率，增加光生载流子的有效收集。

基于以上的关于对提高光电性能的想法，我们构建了p-n结型紫外探测器。它与p-n结型太阳能电池原理相同，其工作原理基于p-n结的光伏效应。当紫外光照射到p-n结区时，在内电场的作用下，光生载流子形成电流。此类光伏结型紫外探测器灵敏度高、开关比大且响应时间短。因此我们引入N型FTO和P型CuO，自组装生成PN异质结构，该样品具有较大的比表面积和可见光吸收效率，实验结果显示该结构在可见光下具备良好的光电响应性能且性能稳定。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术，首次发明、研制在出N型FTO衬底上自组装P型CuO纳米片的可见光电探测器的制备方法，即提供出一种FTO衬底上自组装CuO纳米片的可见光电探测器的制备方法。

本发明的目的是这样实现的，一种FTO衬底上自组装CuO纳米片的可见光电探测器的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)使用尺寸FTO作为衬底，将FTO用等离子体清洗机亲水处理5～10分钟；

(2)选取Cu(NO₃)₂粉末溶于去离子水中配置成0.12mol/L的Cu(NO₃)₂溶液，搅拌均匀后加入氨水，氨水与去离子水的比例为1:20，得到第一混合溶液；

(3)将经步骤(1)处理后的FTO浸入经步骤(2)得到的第一混合溶液，混合成第二混合溶液，将第二混合溶液在低温下自然热蒸发2～3小时，然后将第二混合溶液自然冷却至室温，把沉积上Cu(OH)₂的FTO用去离子水与无水乙醇混合溶液超声后置于烘箱干燥，得到干燥后的FTO；

(4)将干燥后的FTO置于马弗炉中退火，得到FTO衬底上自组装CuO纳米片的可见光电探测器。

步骤(1)中，FTO的尺寸为1cm×1cm。

步骤(3)中，去离子水与无水乙醇混合溶液中，去离子水与无水乙醇配比为1:1。

步骤(3)中，烘箱内的温度为60℃。