CN103594631B - 一种新型自驱动紫外探测器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于单根四针状ZnO/p型有机物异质结的自驱动紫外探测器的制作方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将四针状ZnO晶须在无水乙醇中超声分散，并把此悬浮溶液滴到干净玻璃片或绝缘硅片上；（2）在光学显微镜下将p型有机物溶液滴到单根四针状ZnO的一个枝端上，然后在真空60～70℃下加热30～40min使p型有机物固化；（3）用Ag胶或Au浆固定单根四针状ZnO的另一个枝端并且引出导线；（4）用金属电极连接p型有机物并引出另一端导线，即得所述紫外探测器。本发明所制作的紫外探测器具有制作方法简单、能够实现自驱动、能够三维空间探测、灵敏度高、工作稳定性好、成本低廉等优点。

Description

一种新型自驱动紫外探测器及其制作方法
技术领域
本发明属于纳米材料和纳米功能器件制备技术领域，涉及一种基于单根四针状ZnO/p型有机物异质结的自驱动紫外探测器以及该探测器的制作方法。
背景技术
紫外探测器在许多领域中有重要的应用：在环境方面，可用来检测水质以及检测海洋溢油等；在医药方面，可用来检测癌细胞以及白血球等；在军事上，可用于紫外线制导以及紫外线预警等。近年来，ZnO作为一种宽禁带直接带隙化合物半导体材料在紫外探测器的研究方面得到了很大的关注。ZnO的禁带宽度约为3.37eV，激子束缚能高达60meV，具有高的熔点和低的电子诱生缺陷，另外还具有良好的化学稳定性和热稳定性。基于ZnO的紫外探测器拥有很多优势，如背景噪声小、高响应性、内部增益高、高稳定性等。
基于ZnO的紫外探测器根据器件结构可以分为金属-半导体-金属型、p-n异质结型等。相比于ZnO基金属-半导体-金属型紫外探测器，ZnO基异质结型紫外探测器具有更快的响应速度和更高的响应灵敏度。关于ZnO与p型无机半导体构建的异质结紫外探测器已经有大量的研究报道，但是这些器件的构建过程往往比较复杂并且成本很高；而基于ZnO/p型有机物异质结的紫外探测器则具有制作方法灵活简单以及成本低等优点，因此成为新的研究热点。由于能源危机，人们越来越关注于自驱动器件的研究。基于ZnO/p型有机物异质结的紫外探测器由于具有高的内建电势，可以将受紫外光照射而产生的电子空穴对进行分离进而实现器件的自驱动，这使得该种器件具有巨大的市场发展潜力。
四针状ZnO具有正四面体对称性，四个枝端沿着正四面体的方向分布，中间通过一个节点相互连接，这种独特的结构特点使得用其构建的器件拥有很多特殊的性能，比如可以分辨噪音、可以同时分析多种信号等等。
针对以上研究背景，我们设计构建了一种基于单根四针状ZnO/p型有机物异质结的紫外探测器，该探测器具有制作方法简单、能够实现自驱动、能够三维空间探测、灵敏度高、工作稳定性好、成本低廉等优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于单根四针状ZnO/p型有机物异质结的自驱动紫外探测器以及该探测器的制作方法。
本发明的具体工艺如下：
一种新型自驱动紫外探测器，其特征在于：所述探测器基于单根四针状ZnO/p型有机物异质结，p型有机物连接单根四针状ZnO的一个枝端，Ag胶或Au浆连接单根四针状ZnO的另一个枝端，单根四针状ZnO剩余两个自由的枝端。
进一步的，与单根四针状ZnO一个枝端连接并构成异质结的p型有机物为PEDOT：PSS、PVK的p型有机物半导体。
所述的紫外探测器的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将四针状ZnO晶须在无水乙醇中超声分散，并把此悬浮溶液滴到干净玻璃基片或绝缘硅片上；
(2)在光学显微镜下将PEDOT：PSS水溶液滴到单根四针状ZnO的一个枝端上，然后在真空60～70℃下加热30～40min使PEDOT：PSS固化；
(3)用Ag胶或Au浆固定单根四针状ZnO的另一个枝端并且引出导线；
(4)用金属电极连接PEDOT：PSS并引出另一端导线，即完成了器件的制作过程。
进一步的，在步骤(3)中，用Au浆与单根四针状ZnO的另一个枝端连接。
进一步的，在步骤(4)中与p型有机物连接的电极为Ag、Al、Au或者ITO电极。
本发明具有以下特点：
1、器件制作过程简单并且容易操作。
2、在器件组装完成后，单根四针状ZnO还剩余两个自由的枝端。
3、该器件在紫外光照射下能够自驱动工作，将光信号转化成电信号，并且具有高的响应性和灵敏度。
4、在用紫外光照射单根四针状的单个枝端时，器件也可以实现自驱动工作，由于四针状ZnO具有三维立体结构，所以该器件可以实现三维空间紫外光探测。
附图说明
图1为基于单根四针状ZnO/p型有机物异质结的紫外探测器结构示意图，其中1为PEDOT：PSS、PVK等p型有机物半导体，2为Ag、Au等电极，3为Ag、Au、Al、ITO等电极。
图2为基于单根四针状ZnO/p型有机物异质结的紫外探测器对325nm紫外光的光电响应特性，其中(a)为I-V曲线，(b)为自驱动时间响应曲线。
图3为325nm紫外光仅照射单根四针状ZnO单个枝端时的单根四针状ZnO//p型有机物异质结紫外探测器的自驱动光电响应特性。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的技术方案进行详细说明：
实施例1：
(1)将四针状ZnO晶须在无水乙醇中超声分散，并把此悬浮溶液滴到干净玻璃基片上；(2)在光学显微镜下将PEDOT：PSS水溶液滴到单根四针状ZnO的一个枝端上，然后在真空70℃下加热30min使PEDOT：PSS固化；(3)用Ag胶固定单根四针状ZnO的另一个枝端并且引出导线；(4)用Ag胶连接PEDOT：PSS并引出另一端导线，即得到本专利所发明制作的紫外探测器。
实施例2：
本实施例的紫外探测器与实施例1基本相同，区别在于：实施例1步骤(2)为将PVK氯仿溶液滴到单根四针状ZnO的一个枝端上，然后在真空60℃下加热35min使PVK固化。
实施例3：
本实施例的紫外探测器与实施例1基本相同，区别在于：实施例1步骤(3)在本实施例中为用Au浆固定单根四针状ZnO的另一个枝端并且引出导线。
实施例3：
本实施例的紫外探测器与实施例1基本相同，区别在于：实施例1步骤(4)在本实施例中为用热蒸镀法在PEDOT：PSS上沉积100nm的Al电极，然后引出另一端导线。

Claims (5)

1.一种新型自驱动紫外探测器，其特征在于：所述探测器基于单根四针状ZnO/p型有机物异质结，p型有机物连接单根四针状ZnO的一个枝端，Ag胶或Au浆连接单根四针状ZnO的另一个枝端，单根四针状ZnO剩余两个自由的枝端。
2.如权利要求1所述的紫外探测器，其特征在于：与单根四针状ZnO一个枝端连接并构成异质结的p型有机物为PEDOT:PSS或PVK的p型有机物半导体。
3.根据权利要求1所述的紫外探测器的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将四针状ZnO晶须在无水乙醇中超声分散，并把此悬浮溶液滴到干净玻璃基片或绝缘硅片上；
(2)在光学显微镜下将PEDOT:PSS水溶液滴到单根四针状ZnO的一个枝端上，然后在真空60～70℃下加热30～40min使PEDOT:PSS固化；
(3)用Ag胶或Au浆固定单根四针状ZnO的另一个枝端并且引出导线；
(4)用金属电极连接PEDOT:PSS并引出另一端导线，即完成了器件的制作过程。
4.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于：在步骤(3)中，用Au浆与单根四针状ZnO的另一个枝端连接。
5.根据权利要求3所述的制作方法，其特征在于：在步骤(4)中与p型有机物连接的电极为Ag、Al、Au或者ITO电极。
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