一种基于氧化钼微米带/氧化镍纳米材料异质结构的紫外/可见光响应器件的制作方法

本发明涉及一种光电探测器材料。

背景技术

光探测技术在军事和民用领域都有着广泛的应用。提高探测器的响应度、信噪比、响应速度以及可实用化是研究人员一直努力追求的目标，传统的薄膜型半导体探测器存在较强的表面反射，降低了对入射光的吸收，进而影响了光电探测器的灵敏度。一维纳米材料由于大的比表面积和良好的载流子传输通道，具有远大于体材料的光电导增益，是构建纳米光电探测器的基本单元。但是目前的纳米线探测器性能还不能满足现实需求。同时光导型纳米线探测器背景载流子浓度高，使得本身弱光吸收的电流信号难以提取，另外传统的探测器往往针对单一波长响应。实现对紫外到可见区域都具有光响应的探测器则具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单，成本低，性能稳定且优异的基于氧化钼微米带/氧化镍纳米材料异质结构的紫外/可见光响应器件。

一种基于氧化钼微米带/nio纳米材料异质结构的紫外/可见光响应器件，其特征在于：其是由si衬底、sio2绝缘层、氧化钼微米带、nio纳米片状结构以及分别与氧化钼微米带和nio纳米片状结构接触的ag胶组成。所述器件结构为自下而上依次有si衬底、sio2绝缘层、氧化钼微米带、nio纳米片状结构以及分别与氧化钼微米带和nio纳米片状结构接触的ag胶。

上述紫外光响应器件的制备方法如下：

①以si片为衬底，首先对采用热氧化法生长sio2绝缘层薄膜，其厚度为300nm。

②采用气相输运法生长氧化钼微米带，称取10克钼酸铵(nh4)6mo7o24·4h2o放在氧化铝坩埚，置于加热炉中加热，以60℃/分钟升温至1250℃，并保温1小时。生长中保持炉门有3-4毫米的自由空间，便于气流输运，最后在低温区域收集moo3微米带，其长度为100-200μm。

③将步骤②得到的moo3置于显微镜下，用镊子提取单根moo3，置于步骤①中生长有sio2薄膜的si片表面，同时一端用导电ag胶固定，将所得样品置于加热台，在150℃条件下加热15分钟使ag胶固化。。

④采用低温水溶液方法生长nio纳米材料，将0.62g乙酸镍溶于50ml乙醇，制得籽晶溶液；将表面有ag胶固定的moo3的si衬底置于旋涂机上，将籽晶溶液滴于表面，静置5分钟按照2500转/分转速进行旋涂，旋涂时间为5min，随后将生长有籽晶的衬底置于快速加热台，在200℃条件下快速加热15分钟后，随后自然冷却到室温；

⑤将0.85g硝酸镍和0.70g六次甲基四胺溶于100ml水，快速搅拌均匀，制得混合溶液；

⑥将生长有籽晶的有ag胶固定的moo3的si衬底浸入步骤⑤混合溶液中，于90℃温度反应5小时，反应结束取出所得si衬底并用水洗涤，晾干；

⑦将步骤⑥得到的样品置于显微镜下，在生长有nio材料一端，用导电ag胶固定，将所得样品置于加热台，在150℃条件下加热15分钟使ag胶固化。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明的产品对紫外/可见光有着非常好的光响应，响应时间迅速。

2、本发明的制备方法不需要催化剂，重复性好，工艺操作简单，制造成本低。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意简图；

图2为本发明实施例暗态以及在紫外光(310nm)照射下的电流-电压曲线图；

图3为本发明实施例紫外光周期开关(周期为10秒)的光电流响应图；

图4为本发明实施例暗态以及在蓝光(425nm)照射下的电流-电压曲线图；

图5为本发明实施例蓝光周期开关(周期为10秒)的光电流响应图；

图6为本发明实施例暗态以及在绿光(520nm)照射下的电流-电压曲线图；

图7为本发明实施例绿光周期开关(周期为10秒)的光电流响应图；

图8为本发明实施例暗态以及在红光(660nm)照射下的电流-电压曲线图；

图9为本发明实施例红光周期开关(周期为10秒)的光电流响应图。

对上面附图的说明

从图1可以看出，基于氧化钼微米带/nio纳米材料异质结构的紫外/可见光响应器件是由si衬底1，sio2绝缘层2、氧化钼微米带3、nio纳米片状结构层4、以及分别与氧化钼微米带和nio结构接触的ag胶5组成。具体是：所述器件结构自下而上依次为si衬底、sio2绝缘层、氧化钼微米带、nio纳米片状结构层以及分别与氧化钼微米带和nio结构层接触的ag胶。测试过程中由银胶引出导线外接反向5v偏压并与电流表相联进行光响应测试。其中紫外光、蓝光、绿光、红光光源分别为310nm、450nm、530nm及660nm的led光源，功率密度分别为0.27mw/cm²、6.5mw/cm²、2.7mw/cm²、6.7mw/cm²。

从图2可以看出，本发明实施例所制得的基于氧化钼微米带/nio纳米材料异质结构的紫外/可见光响应器件对紫外光非常好的光响应，其光电流有显著提高。

从图3可以看出，器件随紫外光开关呈周期性变化，具有快速的光响应特性和稳定性。

从图4可以看出，本发明实施例所制得的基于氧化钼微米带/nio纳米材料异质结构的紫外/可见光响应器件对蓝光有非常好的光响应，其光电流有显著提高。

从图5可以看出，器件随蓝光开关呈周期性变化，具有快速的光响应特性和稳定性。

从图6可以看出，本发明实施例所制得的基于氧化钼微米带/nio纳米材料异质结构的紫外/可见光响应器件对绿光有非常好的光响应，其光电流有显著提高。

从图7可以看出，器件随绿光开关呈周期性变化，具有快速的光响应特性和稳定性。

从图8可以看出，本发明实施例所制得的基于氧化钼微米带/nio纳米材料异质结构的紫外/可见光响应器件对红光有非常好的光响应，其光电流有显著提高。

从图9可以看出，器件随红光开关呈周期性变化，具有快速的光响应特性和稳定性。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例

以si片为衬底，首先采用热氧化方法，即分别采用丙酮、乙醇及去离子水进行超声清洗，然后烘干。随后置于在水平管式炉中加热，温度范围控制在900到1200℃，生长厚度为300nm的sio2薄膜。随后采用气相输运法生长氧化钼微米带，称取10克钼酸铵放在氧化铝坩埚，置于加热炉中加热，以60℃/分钟升温至1250℃，并保温1小时。生长中保持炉门有3-4毫米的自由空间，便于气流输运，最后在低温区域收集moo3微米带,其长度为100-200μm。将制备的moo3置于显微镜下，用镊子提取单根moo3，置于sio2/si衬底表面，同时一端用ag胶固定，将所得样品置于加热台，在150℃条件下加热15分钟使ag胶固化。随后将0.62g乙酸镍溶于50ml乙醇，制得籽晶溶液；将表面有ag胶固定的moo3的si衬底置于旋涂机上，将籽晶溶液滴于表面，静置5分钟按照2500转/分转速进行旋涂，旋涂时间为5min，随后将生长有籽晶的衬底置于快速加热台，在200℃条件下快速加热15分钟后，随后自然冷却到室温。然后将0.85g硝酸镍和0.70g六次甲基四胺溶于100ml水，快速搅拌均匀，制得混合溶液。将生长有籽晶的有ag胶固定的moo3的样品si衬底浸入混合溶液中，于90℃温度反应5小时，反应结束取出所得样品并用水洗涤，晾干。最后将制备样品置于显微镜下，在生长有nio材料一端，用导电ag胶加以固定。最后将所得样品置于加热台，在150℃条件下加热15分钟使ag胶固化。