CN100356149C - 多壁碳纳米管束－金属异质结的光电传感器和成像仪探头 - Google Patents

多壁碳纳米管束－金属异质结的光电传感器和成像仪探头 Download PDF

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Abstract

多壁碳纳米管束-金属异质结的光电子传感器和成像仪探头，涉及一种光电子学器件及其应用。它是将具有宏观长度的多壁碳纳米管束的顶端与金属导电薄膜相连接，在连接处形成碳纳米管束一金属异质结，并从金属导电薄膜和碳纳米管束的另一端分别引出电极，构成基本的光电子传感器元件。将若干个光电子传感器排列成一维阵列或二维阵列，可分别构成线阵扫描式动态成像仪探头和面阵静态成像仪探头。工作时，用导线把两电极和电信号检测设备相连接构成回路，当有光束照射在异质结上时，回路中即可产生光致电流，当光强增加时，光致电流会增加，反之，光致电流会减小。本发明不仅结构简单，制作方便，而且其光电响应速度快，光电响应时间为毫秒量级。

Description

多壁碳纳米管束-金属异质结的光电传感器和成像仪探头
技术领域
本发明涉及一种光电子学器件及其应用，特别涉及一种基于宏观长碳纳米管束-金属异质结的光电子传感器以及由它构成的成像仪探头。
背景技术
利用宏观体材料的异质结设计和制作的光电子传感器已经广泛应用于光电子学的各个领域，如金属-金属异质结、金属-半导体异质结、半导体-半导体异质结以及各种复合材料异质结等等。文献资料表明，纳米材料具有不同于体材料的特殊的能级结构和优异的电学及光学性能，而且，目前合成制备碳纳米管的成熟技术多种多样，例如文献[Zhang XF，Cao AY，Wei BQ，Li YH，Wei JQ，Xu CL，and Wu DH，CHEMICAL PHYSICS LETTERS 2002，362：285-290]，[Ci LJ，Wei JQ，Wei BQ，Liang J，Xu CL，and Wu DH，CARBON 2001，39(3)：329-335]，[Wei JQ，Ci LJ，Jiang B，Li YH，Zhang XF，Zhu HW，Xu CL，and Wu DH，JOURNAL OF MATERIALSCHEMISTRY 2003，13(6)：1340 1344]和[中国发明专利，公开号：1456498]中均有相关的报道。然而，如何利用碳纳米管的电学及光学特性研制并开发出性能优异的光电子传感器件，是目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于利用纳米材料具有不同于体材料的特殊的能级结构和优异的电学及光学性能，特别是利用碳纳米管材料和宏观金属体材料构成异质结的两端所具有的电子态密度的巨大差异，研制开发出一种结构简单，制作方便，且光电响应速度快的光电子专感器，同时提供一种由该光电子传感器所构成的线阵及面阵成像仪探头。
本发明的技术方案如下：
一种多壁碳纳米管束-金属异质结的光电传感器，其特征在于：该光电传感器含有一根宏观长度的多壁碳纳米管束，在多壁碳纳米管束的一端与金属导电薄膜相连接，在所述的连接处形成多壁碳纳米管束-金属异质结，并从多壁碳纳米管束的另一端和金属导电薄膜分别引出电极。
本发明提供了一种多壁碳纳米管束-金属异质结的线阵扫描式动态成像仪探头，其特征在于：该成像仪探头是由若干个光电传感器排列成一维阵列，所述的每个光电传感器含有一根宏观长度的多壁碳纳米管束，在多壁碳纳米管束的一端与金属导电薄膜相连接，在所述的连接处形成多壁碳纳米管束-金属异质结，并从多壁碳纳米管束的另一端和金属导电薄膜分别引出电极
本发明还提供了一种多壁碳纳米管束-金属异质结的面阵静态成像仪探头，该面阵静态成像仪探头是由若干个光电传感器排列成二维阵列，所述的每个光电传感器含有一根宏观长度的多壁碳纳米管束，在多壁碳纳米管束的一端与金属导电薄膜相连接，在所述的连接处形成碳纳米管束-金属异质结，并从多壁碳纳米管束的另一端和金属导电薄膜分别引出电极。
本发明所提供的光电子传感器具有以下特点：该光电传感器不仅结构简单，制作方便，而且该器件对入射光波长响应范围包含全部可见光区域和近红外光，可以响应405nm～10600nm波长的光，其光电响应速度快，光电响应时间为毫秒量级；而且通过改进工艺，可以将纳米管束的横向尺度加工到纳米量级，这样就会使光强探测的空间分辨尺度缩小到纳米量级，这种器件在未来的超高分辨的光电子探测和光电显示技术领域具有十分广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明提供的多壁碳纳米管束-金属异质结的光电子传感器的结构示意图。
图2为本发明提供的多壁碳纳米管束-金属异质结的光电子传感器实施例的光强与光致电流的关系曲线。
图3为本发明提供的多壁碳纳米管束-金属异质结的光电子传感器实施例的光致电流变化对时间的响应曲线。
图4为本发明提供的一维线阵扫描式动态成像仪探头的结构示意图。
图5为本发明提供的二维面阵静态成像仪探头的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明提供的基于宏观长度多壁碳纳米管束-金属异质结的光电传感器结构示意图。该光电传感器含有一根宏观长度的多壁碳纳米管束2，在多壁碳纳米管束的一端与金属导电薄膜1相连接，在所述的连接处形成多壁碳纳米管束-金属异质结，并从多壁碳纳米管束的另一端和金属导电薄膜分别引出电极3，构成基本的光电子传感器元件(如图1所示)。所述的金属导电薄膜可采用金、银、铜、铝等导电金属薄膜或含所述金属的导电胶膜。本发明中所采用的多壁碳纳米管束可以是用任何方法制备的多壁碳纳米管束。工作时，用导线把两电极和电流信号检测设备相连接构成回路，当有光束照射在异质结上时，回路中即可产生光致电流，该电流的强度依赖于入射光的光强，即当光强增加时，光致电流也会增加，反之，光强减小时，光致电流也会减小，且其光电响应时间为毫秒量级；该器件对入射光波长响应范围包含全部可见光区域和近红外光，光波长响应范围可以从405nm至10600nm。
图4为本发明提供的一维线阵扫描式动态成像仪探头结构示意图。该成像仪探头是由若干个光电传感器排列成的一维阵列，所述的每个光电传感器含有一根宏观长度的多壁碳纳米管束，在多壁碳纳米管束的一端与金属导电薄膜相连接，在所述的连接处形成多壁碳纳米管束-金属异质结，并从多壁碳纳米管束的另一端和金属导电薄膜分别引出电极。每个光电传感器的光致电流信号同时被计算机采集并显示，如此便构成一维线阵动态成像仪探头。在探测一发光物体表面图像时，可使该成像仪探头沿发光物体的一端扫描到另一端，即可将发光物体的光强度分布图像转换成电信号强度分布图像在计算机屏幕上显示出来。
图5为本发明二维面阵静态成像仪探头示意图。该面阵静态成像仪探头是由若干个光电传感器排列成二维阵列，所述的每个光电传感器含有一根宏观长度的多壁碳纳米管束，在多壁碳纳米管束的一端与金属导电薄膜相连接，在所述的连接处形成碳纳米管束-金属异质结，并从多壁碳纳米管束的另一端和金属导电薄膜分别引出电极。每个光电传感器的光致电流信号同时被计算机采集并显示，如此构成二维面阵静态成像仪探头。在探测一发光物体表面图像时，只需使该成像仪探头的表面对准发光物体，这样，发光物体的光强度分布图像即可转换成电信号强度分布图像在计算机屏幕上显示出来。
下面举出一个具体的实施例可进一步说明本发明。
实施例：本发明首先在宏观长度的多壁碳纳米管束的顶端涂敷银胶薄膜，使顶端形成碳纳米管束-金属银异质结，然后，从异质结和碳纳米管束的尾端分别引出电极，工作时，用导线把两电极和电流信号检测设备(K2400型测量源表)相连接构成回路，分别使波长为405nm、780nm和10600nm的光束照射在异质结上，回路中可产生光致电流(如图2所示)，该电流的强度依赖于入射光的光强，即当光强增加时，光致电流也会增加，反之，光强减小时，光致电流也会减小，且其光电响应时间为毫秒量级(如图3所示)。

Claims (3)

1.一种多壁碳纳米管束-金属异质结的光电传感器，其特征在于：该光电传感器含有一根宏观长度的多壁碳纳米管束，在多壁碳纳米管束的一端与金属导电薄膜相连接，在所述的连接处形成多壁碳纳米管束-金属异质结，并从多壁碳纳米管束的另一端和金属导电薄膜分别引出电极。
2.一种多碳纳米管束-金属异质结的线阵扫描式动态成像仪探头，其特征在于：该成像仪探头是由若干个光电传感器排列成一维阵列，所述的每个光电传感器含有一根宏观长度的多壁碳纳米管束，在多壁碳纳米管束的一端与金属导电薄膜相连接，在所述的连接处形成多壁碳纳米管束-金属异质结，并从多壁碳纳米管束的另一端和金属导电薄膜分别引出电极。
3.一种多碳纳米管束-金属异质结的面阵静态成像仪探头，其特征在于：该面阵静态成像仪探头是由若干个光电传感器排列成二维阵列，所述的每个光电传感器含有一根宏观长度的多壁碳纳米管束，在多壁碳纳米管束的一端与金属导电薄膜相连接，在所述的连接处形成多碳纳米管束-金属异质结，并从多壁碳纳米管束的另一端和金属导电薄膜分别引出电极。
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