[发明专利]一种基于大面积氧化铋或硫化铋纳米管阵列结构的光电探测器及其制备方法

说明书

一种基于大面积氧化铋或硫化铋纳米管阵列结构的光电探测器及其制备方法，属于光电探测器件及其制备领域。本发明所述的Bi₂O₃、Bi₂S₃是一种大面积生长在导电衬底表面的纳米管阵列，所述光电探测器是以所生长的大面积Bi₂O₃、Bi₂S₃纳米管阵列分别作为探测材料所制备。首先，利用水热法合成ZnO纳米棒；然后，通过磁控溅射结合溶液法制备了具有核壳结构的ZnO纳米棒/Bi₂O₃薄膜和ZnO纳米棒/Bi₂S₃薄膜；接下来去除ZnO纳米棒后获得大面积Bi₂O₃或Bi₂S₃纳米管阵列；最后将Bi₂O₃、Bi₂S₃纳米管阵列分别作为工作电极制备了光电探测器。本发明主要利用简便、易操作的室温溶液法结合磁控溅射的方式合成了大面积Bi₂O₃、Bi₂S₃纳米管阵列结构，进而构造了光电探测器。

技术领域

本发明属于半导体光电探测器件及其制备技术领域，具体涉及一种基于大面积氧化铋或硫化铋纳米管阵列结构的光电探测器及其制备方法。

背景技术

近些年来，光电探测器在导弹制导，环境监测，医学检测和火灾预警等领域吸引了研究人员的大量关注。其中，半导体光电探测器由于具有高灵敏度，快的响应速度和简单的器件结构，迅速成为当前的研究热点。特别的是，基于半导体的柔性光电探测器不仅具有上述优点，而且能够更好的实现集成化和便携化，因此在可穿戴光电子器件领域具有广阔的应用前景。在众多半导体中，Bi₂O₃和Bi₂S₃具有优异的光电导性，好的化学稳定性，无毒和低成本等优点，在光电探测领域展现出了巨大潜力。众所周知，在各种纳米结构中，纳米管通常具有高的长径比，高效的电子迁移和量子限域效应，尤其是大的比表面积能进一步提升光的利用效率。因此，Bi₂O₃和Bi₂S₃纳米管阵列作为一种可以获得优异探测性能的理想结构而受到广泛关注。但是Bi₂O₃和Bi₂S₃纳米管阵列的合成通常较为困难，目前还没有关于在衬底上大面积制备Bi₂O₃和Bi₂S₃纳米管阵列的相关报道。因此，开发一种简单绿色的方法合成大面积Bi₂O₃和Bi₂S₃纳米管阵列，并应用于高性能的柔性宽光谱探测的意义重大。

发明内容

本发明的目的是为了解决Bi₂O₃和Bi₂S₃纳米管阵列的合成较为困难的问题，提供一种基于大面积氧化铋或硫化铋纳米管阵列结构的光电探测器及其制备方法，该方法采用简便，易操作且环境友好的溶液法，在导电衬底上合成大面积Bi₂O₃或Bi₂S₃纳米管阵列结构；将所合成的大面积Bi₂O₃或Bi₂S₃纳米管阵列作为工作电极，对电极为Pt、ITO、FTO或PET-ITO；器件内部注入碘电解液、聚硫电解液或氢氧化钠溶液，从而获得光电探测器件，并能够在无外加电源的条件下工作。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：