[发明专利]基于C60纳米棒/ZnO量子点的高灵敏度光电探测器的构筑方法

说明书

本发明涉及一种基于C60纳米棒/ZnO量子点的高灵敏度光电探测器的构筑方法，通过改进的溶液界面分子自组装过程合成制备高质量C₆₀纳米棒，并以旋涂或滴涂的方式让此方法制备的一维富勒烯材料均匀分布在任意洁净基底上，并引入通过原子层沉积法制备的ZnO/量子点以加强整个光活性层的吸光能力和光电转换效率，成功制备了基于C₆₀纳米棒/ZnO量子点的高灵敏度光电探测器。

技术领域

本发明属于光电探测器领域，具体涉及一种对蓝紫光响应显著的基于C₆₀纳米棒/ZnO量子点的高灵敏度光电探测器的构筑方法。

背景技术

具有可调带隙和宽光吸收范围的基于C₆₀材料的纳米结构被认为是很有潜力的用来构筑紫外/可见光探测器的材料。一维C₆₀纳米结构（纳米线和纳米棒）展示出依赖于其直径的吸光特征，C₆₀纳米线/纳米棒的最大吸光波长范围为330 nm~690nm，这为可见光光电纳米器件提供了广阔的前景。由于与原始C₆₀相比，具有合适直径的N型C₆₀ 纳米线/纳米棒由于具有很好的可见光吸收和更高的迁移率而提供了潜在的更好的光电响应，因此有望通过复合C₆₀纳米线/纳米棒和其他半导体纳米材料，形成半导体异质结以构筑高性能的可见光探测器。同时，基于一维结构C₆₀纳米材料不仅可以用低成本的溶液法制备，而且还可以添加到包括柔性基底的任意基底上，而这些对于传统的III-V族元素的半导体而言是很困难的。

目前，基于一维结构C₆₀纳米材料的光电探测器有很多种形式。有研究人员将N型的一维结构C₆₀纳米材料与其他半导体材料复合制备出异质结，从而制备出光电响应优异的C₆₀基光电探测器。例如，Biebersdorf 等人制备了一种针形C₆₀纳米结构，再将其与CdSe，CdTe和InP复合以敏化针形C₆₀的光响应（A. Biebersdorf, R. Dietmu1ller, A. S.Susha, A. L. Rogach, S. K. Poznyak, D. V. Talapin, H. Weller, T. A. Klar andJ. Feldmann, Nano Lett., 2006, 6(7), 1559–1563.）；Shrestha等人的研究表明，与纯的C₆₀粉末相比，C₆₀纳米棒中的光生载流子数量明显增多，这使得基于C₆₀纳米棒的光电探测器具有更高的光电响应灵敏度（R. G. Shrestha, L. K. Shrestha, A. H. Khan, G. S.Kumar, S. Acharya and K. Ariga, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6(17),15597–15603.）。也此外，Meshot等人制备了C₆₀纳米棒/碳纳米管全碳复合薄膜用作光电探测器的光吸收层， 在C₆₀纳米棒与碳纳米管理想的协同下，所构筑的器件显示出很高的光电导增益以及高达10⁵ A/W光响应率（E. R. Meshot, K. D. Patel, S. Tawfick, K. A.Juggernauth, M. Bedewy, E. A. Verploegen, M. F. L. De Volder and A. J. Hart,Adv. Funct. Mater., 2012, 22, 577–584.）。

然而，对于基于一维C₆₀材料的光电探测器，依旧存在一些挑战。首先是较弱的可见光吸光率在一定程度上限制了C₆₀材料在光电子和光伏纳米器件中的进一步发展。其次，制备高质量一维C₆₀材料有一定困难。一维C₆₀纳米材料一般由溶液法通过分子组装制成，该过程的快慢难以控制