[发明专利]光探测器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种光探测器，包括工作电极、对电极以及设于所述工作电极和所述对电极之间的电解液，所述工作电极包括导电基底和设置在所述导电基底上的半导体层，所述半导体层的材料包括二维碲纳米片。本发明提供的光探测器性能良好。本发明还提供了一种光探测器的制备方法，包括以下步骤：提供碲原料，采用液相剥离的方法对所述碲原料进行剥离，得到二维碲纳米片；将所述二维碲纳米片分散在溶剂中形成二维碲纳米片分散液，将所述二维碲纳米片分散液均匀涂布在导电基底上，干燥后得到工作电极；提供对电极，在所述工作电极和所述对电极之间注入电解液，经封装后得到光探测器。本发明提供的制备方法简单易操作。

技术领域

本发明涉及光电领域，具体涉及一种光探测器及其制备方法。

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。

目前，基于二维纳米材料如黑磷的光探测器被认为是当前商用光探测器的有效替代产品。但是这种光探测器具有以下缺点：(1)基于宽带隙半导体的光探测器由于带隙较大导致探测波长过短；(2)现有的二维纳米材料稳定性较差，导致光探测器的使用性能较差；(3)固体模块的光探测器暴露在空气中，具有容易被氧化的缺点。

鉴于传统的光探测器的缺陷，本发明提出了一种全新的基于光电化学型光探测器。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种光探测器，所述光探测器包括一种新型的二维功能材料-二维碲纳米片，所述二维碲纳米片环境稳定性较好，同时具有良好的光电探测功能。

本发明第一方面提供了一种光探测器，包括工作电极、对电极以及设于所述工作电极和所述对电极之间的电解液，所述工作电极包括导电基底和设置在所述导电基底上的半导体层，所述半导体层的材料包括二维碲纳米片。

其中，所述二维碲纳米片的厚度为1-50nm。

其中，所述二维碲纳米片的长宽尺寸为10-200nm。

其中，所述半导体层还包括高分子材料，所述高分子材料与所述二维碲纳米片均匀分布在所述半导体层中。

其中，所述高分子材料与所述二维碲纳米片的质量比为1:10-1:100。

其中，所述电解液包括碱性电解液或中性电解液，所述碱性电解液包括碱液，所述中性电解液包括中性盐溶液。

其中，所述电解液的浓度为0.1mol/L-1mol/L。

本发明第一方面提供的光探测器，所述光探测器的半导体材料包括二维碲纳米片，所述二维碲纳米片带隙较窄，响应光谱较宽，同时稳定性较好，具有优良的光电探测性能，含有所述二维碲纳米片的光探测器稳定性较好，使用寿命较长。

本发明第二方面提供了一种光探测器的制备方法，包括以下步骤：

提供碲原料，采用液相剥离的方法对所述碲原料进行剥离，得到二维碲纳米片；

将所述二维碲纳米片分散在有机溶剂中形成二维碲纳米片分散液，将所述二维碲纳米片分散液均匀涂布在导电基底上，干燥后得到工作电极；

提供对电极，在所述工作电极和所述对电极之间注入电解液，经封装后得到光探测器。

其中，所述液相剥离的方法具体包括以下操作：

将所述碲原料加入至剥离溶剂中，在冰浴环境下采用探头超声8-15h；所述探头超声结束后，继续采用水浴超声，所述水浴超声时间为3-10h，所述水浴的温度保持5-15℃；超声后，进行离心和干燥得到二维碲纳米片。