[发明专利]一种用于纸基材料的光电探测器及其溶液法制备

说明书

本发明公开了一种用于纸基材料的光电探测器及其溶液法制备；本发明通过溶液法制备了基于SnO₂:Si/SnO₂:Ga同质结结构的近紫外光探测器。所制备的SnO₂:Si薄膜和SnO₂:Ga薄膜均对集中在410nm附近的近紫外光表现强烈的吸收效果。当从黑暗环境转到近紫外光照环境时，探测器的电流转变很大，电流提升两个量级，表现出优秀的近紫外敏感性。同时，测试发现，探测器对集中在630nm附近的红光和分布于550nm‑700nm的黄光响应微弱，响应电流和紫光照射下的电流相比可以忽略不计，探测器表现出良好的抗干扰性能。在纸基材料的光电探测器(点钞机等)应用上具备优势和潜力。

技术领域

本发明涉及印刷电子技术领域，尤其涉及一种用于纸基材料的光电探测器及其溶液法制备。

背景技术

在现代生活中，随着金融交易额度日益增大，纸基材料(纸币和印刷文件)的真伪识别尤为重要，不同的光电探测器(点钞机等)被大量用于众多交易场所。而开发低成本、高准确度和环保型光电探测技术非常必要。

现有技术中，常见的纸基材料光电探测技术(例如：点钞机)包括：依据真纸币由特殊纤维纸制造，对近紫外光接近完全吸收(无反射)；假币由常规纤维纸制造，对近紫外光无吸收(有反射)的特性，通过近紫外光探测器接收假币反射的近紫外光，从而实现判断纸币真假的作用。

传统的光探测器依赖硅基材料，但由于硅基材料的带隙较窄(Si：1.12eV)，导致此类光探测器同时对近紫外光和可见光存在吸收，导致近紫外光探测器的抗干扰能力较差，在高性能点钞机的应用有局限性。而氧化锡(3.67eV)等宽带隙半导体在可见光波段吸收微弱，对近紫外光波段的高能量光存在强吸收作用，可以有效提高近紫外光探测器抗干扰能力。

当前的光探测器制备主要依赖真空法，存在设备成本高昂，制备流程繁杂，需要高真空条件等限制。

发明内容

本发明的目的在于克服目前点纸基材料所应用的近紫外光探测器的缺点和不足，提供一种低成本、高准确度和环保型的用于纸基材料的光电探测器及其溶液法制备。

本发明采用溶液法制备了基于SnO₂:Si/SnO₂:Ga同质结结构的近紫外光探测器，利用了氧化锡宽禁带宽度的特性，实现光传感器的高灵敏度和高抗干扰特性。同时本发明所采用的工艺简单，原料成本低廉，对于大面积、大规模的工业生产具备鲜明的参考价值。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于纸基材料的光电探测器溶液法制备方法，包括如下步骤：

步骤一：选择锡金属盐作为前驱体，溶于醇类溶剂并放置在磁力搅拌器搅拌48h后形成均一、澄清的溶液；然后分别向该溶液掺杂硅掺杂剂和镓掺杂剂配制SnO₂:Si前驱体溶液、SnO₂:Ga前驱体溶液；

步骤二：采用注射器和0.22μm口径的有机相针式过滤器过滤溶液，以去除溶液中的不溶物，避免薄膜表面杂质颗粒的生成；将过滤好溶液放置在超声处理器中超声处理；

步骤三：对ITO基板进行plasma处理，增强溶液在基板的浸润效果和粘附性；

步骤四：采用匀胶机在ITO基板上依次旋涂并退火处理制备SnO₂:Ga薄膜、SnO₂:Si薄膜；

步骤五：利用溅射、蒸镀或者印刷设备在SnO₂:Si薄膜上制备Al薄膜作为电极，完成基于SnO₂:Si/SnO₂:Ga同质结结构的近紫外光探测器制备。