[发明专利]一种具有内建电场的TiO2异相结紫外/深紫外探测器件及制备

摘要

本发明提供了一种具有内建电场的TiO2异相结紫外/深紫外探测器件及其制备方法。探测器自下而上的组成依次为透明导电衬底，TiO2金红石相薄膜，TiO2锐钛矿相薄膜和导电电极。其特征在于探测器具有TiO2金红石相和锐钛矿相组成的同质异相结，通过TiO2不同晶相间形成的内建电场促进光生载流子定向分离，降低光生载流子的复合。与传统TiO2基紫外探测器相比，本发明具有无需外加偏压，响应速度快，响应灵敏度高，制备方便等优点。在小于385nm的紫外光照下，在没有外加偏压的测试条件下，自驱动的紫外探测器的光响应可达到1.67mA/cm2。本发明为紫外/深紫外光探测提供了一种新的方法。

主权项

一种具有内建电场的TiO2异相结紫外/深紫外探测器件，其特征在于：包括相互叠合的TiO2金红石相薄膜和TiO2锐钛矿相薄膜；具体步骤如下：1)透明导电衬底的清洗将透明导电衬底依次置于丙酮、异丙醇、乙醇和去离子水中超声清洗20min，然后置于空气流下吹干；2)水热法制备TiO2金红石相薄膜将预先清洗好的透明导电衬底置于聚四氟乙烯内衬的水热釜中，加入含有0.1～0.3mL钛酸四丁酯的HCl和H2O体积比1:1的混合液，在150～200℃恒温2h，在FTO衬底上生长TiO2金红石相纳米棒阵列，纳米棒长度为1～3μm；3)TiO2异相结同轴纳米棒阵列的制备将步骤(2)所得的TiO2金红石相纳米棒阵列放入磁控溅射设备，以金属Ti靶为溅射靶材，设备首先抽真空制10‑7Pa，然后在其中通入Ar:O2体积比为85:15的混合气体，调控溅射气压至1～2Pa，在300～400W的直流模式下溅射1～3h，最后将得到的双层膜在450℃热处理2～3h，从而在TiO2金红石相纳米棒上包覆一层TiO2锐钛矿相纳米颗粒，形成TiO2异相结同轴纳米棒阵列；4)导电电极的制备在步骤(3)制备的TiO2异相结结构表面覆盖一层多孔金属掩膜，将其放入磁控溅射设备，以ITO陶瓷靶为靶材，设备首先抽真空制10‑7Pa，然后在其中通入Ar气，调控溅射气压至1Pa，在100W的射频模式下溅射1～3h，得到一层ITO导电电极；或者以金属Al靶为靶材，在100W的直流模式下溅射0.5～1h，得到一层金属Al导电电极；通过以上步骤最终制得自驱动TiO2异相结紫外探测器。