CN104900728B - 一种半导体纳米光电探测器及其加工设备、加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种半导体纳米线光电探测器及其加工设备、加工方法，通过在液态介质中将纳米线材料附着在光电探测器上，实现适用于工业产业化生产的纳米线光电探测器制造技术；所提出的半导体纳米线光电探测器加工设备包括液体容器、夹持滴加装置、搅拌装置、第一驱动装置和第二驱动装置；夹持滴加装置由第一驱动装置驱动进入或离开液体容器，夹持滴加装置具有至少一个光电探测器夹持位和至少一个纳米线滴加端口；搅拌装置位于液体容器内由第二驱动装置驱动使液体容器内液体转动。本发明不需要重建生产线，只需在基于传统光电探测器的生产线尾部加装纳米线材料自组装设备即可，有效降低了生产成本，降低了对生产设备的要求，适用于产业化应用。
Description
技术领域
本发明涉及纳米线材料光电探测器技术领域，尤其涉及一种半导体纳米线光电探测器及其加工设备、加工方法。
背景技术
光电探测器，是指由光照入射引起被照射材料电导率发生改变的原理制成的传感器；在工业自动控制、光度计量、导弹制导、红外遥感等各个领域有广泛用途，具有重要的军用价值和广阔的民用市场。现阶段工业化大规模生产的光电探测器多为薄膜式光电探测器，存在响应速度慢、增益不足、集成程度低等不足。
近年来，科学研究表明纳米颗粒具有独特的物性，如与颗粒大小线性相关的荧光吸收强度、有效增强的光致发光特性、多样的光致变色效应。目前，我们已经可以精确地控制所制得纳米材料的尺寸和表面状况以调节其特性，因此，在纳米光电子材料研究的基础之上，我们可以进一步研发纳米光电子器件。而光电探测器是纳米光电子器件的一个重要分支，利用纳米颗粒、纳米管、纳米线形态的材料可以制成多种新型光电探测器，与传统的光电探测器相比具有更高的灵敏度和更快的反应速度。
现阶段的纳米线光电探测器多数处于科研阶段，已证实纳米线光电探测器具有远超传统光电探测器的性能，如增益高、响应速度快、耐高温、伏安特性好等优点。然而，科研领域所做的纳米线光电探测器大都是使用电子束蚀刻法制造的单根纳米线，科学工作者们利用单根纳米线研究新的材料与新的构型，测量新材料的电学表征，相比于近年来进展喜人的优良性质的新材料或者新构 型的不断发现，将科研成果转化为产业化技术的领域工作仍较为空白，事实上科研领域的实验方法并不适用于产业化应用，比如电子束蚀刻法虽然精度较高，能达到纳米材料制备需要的量级，但成本很高、曝光时间长。与之相应的纳米压印术能有效缩短曝光时间，但仍不能解决成本高的问题。必须对科研方法进行改造和再设计才能平移到产业化制造中。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种半导体纳米线光电探测器及其加工设备、加工方法，在基于传统光电探测器的生产线尾部加装纳米线材料自组装设备，利用半导体纳米线自组装技术生产纳米线光电探测器，有效降低了生产成本，降低了对生产设备的要求，适用于产业化应用。
本发明提供了一种半导体纳米线光电探测器的加工方法，包括以下步骤：
S1：在液态介质中将纳米线材料附着在光电探测器上；
S2：将S1中完成纳米线材料附着的光电探测器从液态介质中取出，干燥，得到半导体纳米线光电探测器。
优选地，步骤S1由以下方式实现：
A1：向液态介质中加入纳米线材料；
A2：使得纳米线材料在液态介质中分散排布；
A3：将光电探测器置入液态介质中；
A4：将光电探测器从液态介质中缓慢移出，使得纳米线材料附着在光电探测器上。
优选地，在步骤A3和A4之间还包括以下步骤：
A41：向液态介质中补充添加纳米线材料，并搅拌液态介质至保持液态介质具有稳定流速。
优选地，步骤S1由以下方式实现：
B1：将光电探测器置入液态介质中；
B2：向液态介质中加入纳米线材料；
B3：通过使液态介质流动，促使纳米线材料在液态介质中分散排布；
B4：将光电探测器从液态介质中缓慢移出，使得纳米线材料附着在光电探测器上。
优选地，步骤S1由以下方式实现：
C1：向液态介质中加入纳米线材料；
C2：将光电探测器置入液态介质中；
C3：通过使液态介质流动，促使纳米线材料在液态介质中分散排布；
C4：将光电探测器从液态介质中缓慢移出，使得纳米线材料附着在光电探测器上。
优选地，纳米线材料为陶瓷纳米线材料。
优选地，纳米线材料为磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料。
优选地，纳米线材料由介孔纳米线呈束状捆绕而成。
本发明提出的半导体纳米线光电探测器的加工方法，通过将纳米线材料附着在传统的光电探测器表面，实现适用于工业产业化生产的纳米线材料探测器制造技术。有效降低了价格成本，降低了对生产设备的要求，同时不需要重建生产线，只需在基于传统电极的生产线尾部加装纳米线材料自组装设备即可，降低了行业门槛。
基于上述半导体纳米线光电探测器的加工方法，本发明还提出了一种采用上述半导体纳米线光电探测器的加工方法制备获得的半导体纳米线光电探测器，纳米线材料在光电探测器表面均匀分布。
本发明还提出了上述半导体纳米线光电探测器的加工设备，包括液体容器、夹持滴加装置、搅拌装置、第一驱动装置和第二驱动装置；夹持滴加装置与第一驱动装置动力连接并由第一驱动装置驱动进入或离开液体容器，夹持滴加装置具有至少一个光电探测器夹持位和至少一个纳米线滴加端口；搅拌装置位于液体容器内并与第二驱动装置动力连接，且由第二驱动装置驱动使液体容器内液体转动。
优选地，夹持滴加装置包括圆盘，光电探测器夹持位与纳米线滴加端口位于圆盘靠近液体容器一侧并分布在上述圆盘边部，相邻的一对光电探测器夹持位和纳米线滴加端口组成夹持滴加组件。
优选地，夹持滴加组件在圆盘边部均匀分布。
优选地，夹持滴加组件还包括气流装置，气流装置位于纳米滴加端口一侧。
优选地，液体容器侧壁安装有温度传感器，液体容器内设置有圆柱状空腔，圆柱状空腔与液体容器的器壁之间形成环槽，上述圆柱状空腔通过圆柱形支架安装在液体容器内，圆柱状空腔中设置有加热装置，还包括人机交互界面和温度控制电路，人机交互界面与温度传感器、温度控制电路通信连接，温度控制电路与加热装置通信连接。
优选地，液体容器侧壁设置有进水口和出水口。
优选地，第二驱动装置位于液体容器底部。
优选地，搅拌装置为搅拌叶片。
优选地，光电探测器夹持位采用端拾器形成。
本发明提出的上述半导体纳米线光电探测器的加工设备，通过光电探测器夹持位将传统光电探测器进行夹持，第一驱动装置驱动夹持滴加装置下降，使光电探测器伸入液体容器内部，向液体容器内加入去离子水至标示水位，通过 纳米线滴加端口滴加纳米线溶液，搅拌装置搅拌溶液，至液面流速稳定后，第一驱动装置驱动夹持滴加装置上升至已完成纳米线附着的光电探测器离开液面，本发明不需要重建生产线，只需在基于传统光电探测器的生产线尾部加装纳米线材料自组装设备即可，有效降低了生产成本，降低了对生产设备的要求，适用于产业化应用。本发明纳米线光电探测器的生产线实现半自动化，对现有光电探测器都可以低成本、高产量、流水线模式地实现高性能光电探测器的工业化制造，有利于光电探测器这种重要的原件大规模制造。
基于上述半导体纳米线光电探测器的加工设备，本发明还提出了一种半导体纳米线光电探测器的生产线，包括上述半导体纳米线光电探测器的加工设备和烘干装置。
上述半导体纳米线光电探测器的生产线的有益效果与半导体纳米线光电探测器的加工设备有益效果基本相似，此处不再赘述。
附图说明
图1为本发明提出的一种半导体纳米线光电探测器的加工方法的流程示意图；
图2为本发明提出的另一种半导体纳米线光电探测器的加工方法的流程示意图；
图3为本发明提出的又一种半导体纳米线光电探测器的加工方法的流程示意图；
图4为本发明提出的一种纳米线光电探测器的加工设备结构示意图；
图5为本发明提出的一种纳米线光电探测器的加工设备的液体容器结构示意图；
图6为本发明提出的一种纳米线光电探测器的加工设备的夹持滴加装置结 构示意图；
图7为本发明提出的一种纳米线光电探测器的加工设备的夹持滴加装置局部结构示意图；
图8为本发明提出的一种纳米线光电探测器的生产线结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种半导体纳米线光电探测器的加工方法，包括以下步骤：
A1：向液态介质中加入纳米线材料；
A2：使得纳米线材料在液态介质中分散排布；
A3：将光电探测器置入液态介质中；
A41：向液态介质中补充添加纳米线材料，并搅拌液态介质至保持液态介质具有稳定流速；
A4：将光电探测器从液态介质中缓慢移出，使得纳米线材料附着在光电探测器上；
S2：将S1中完成纳米线材料附着的光电探测器从液态介质中取出，干燥，得到半导体纳米线光电探测器。
参照图2，本发明提出的一种半导体纳米线光电探测器的加工方法，包括以下步骤：
B1：将光电探测器置入液态介质中；
B2：向液态介质中加入纳米线材料；
B3：通过使液态介质流动，促使纳米线材料在液态介质中分散排布；
B4：将光电探测器从液态介质中缓慢移出，使得纳米线材料附着在光电探测器上；
S2：将S1中完成纳米线材料附着的光电探测器从液态介质中取出，干燥，得到半导体纳米线光电探测器。
参照图3，本发明提出的一种半导体纳米线光电探测器的加工方法，包括以下步骤：
C1：向液态介质中加入纳米线材料；
C2：将光电探测器置入液态介质中；
C3：通过使液态介质流动，促使纳米线材料在液态介质中分散排布；
C4：将光电探测器从液态介质中缓慢移出，使得纳米线材料附着在光电探测器上；
S2：将S1中完成纳米线材料附着的光电探测器从液态介质中取出，干燥，得到半导体纳米线光电探测器。
参照图4-7，本发明提出的一种半导体纳米线光电探测器的加工设备，包括液体容器1、夹持滴加装置2、搅拌装置11、第一驱动装置9和第二驱动装置；夹持滴加装置2与第一驱动装置9动力连接并由第一驱动装置9驱动进入或离开液体容器1，夹持滴加装置2包括圆盘8，多个光电探测器13的夹持位14与多个纳米线滴加端12口位于圆盘8靠近液体容器1一侧并间隔分布在上述圆盘8边部，相邻的一对光电探测器13的夹持位14和纳米线滴加端12口组成夹持滴加组件，夹持滴加组件在圆盘8边部均匀分布，夹持滴加组件还包括气流装置，气流装置位于纳米滴加端12口一侧；搅拌装置11位于液体容器1内并与第二驱动装置动力连接，且由第二驱动装置驱动使液体容器1内液体转动；液体容器1侧壁设置有进水口5和出水口6并安装有温度传感器7，液体容器1内设置有圆柱状空腔3，圆柱状空腔3与液体容器1的器壁之间形成环槽4，上述圆柱状空腔3通过圆柱形支架10安装在液体容器1内，圆柱状空腔3中设置有 加热装置，还包括人机交互界面和温度控制电路，人机交互界面与温度传感器7、温度控制电路通信连接，温度控制电路与加热装置通信连接；第二驱动装置位于液体容器1底部；其中，搅拌装置11为搅拌叶片，光电探测器13的夹持位14采用端拾器形成。
参照图8，本发明提出的一种半导体纳米线光电探测器的加工线，包括多个上述半导体纳米线光电探测器的加工设备和烘干装置。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (18)
1.一种半导体纳米线光电探测器的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在液态介质中将纳米线材料附着在光电探测器上；
S2：将S1中完成纳米线材料附着的光电探测器从液态介质中取出，干燥，得到半导体纳米线光电探测器；
其中，加工所述半导体纳米线光电探测器中采用的加工设备包括：液体容器(1)、夹持滴加装置(2)、搅拌装置(11)、第一驱动装置(9)和第二驱动装置；夹持滴加装置(2)与第一驱动装置(9)动力连接并由第一驱动装置(9)驱动进入或离开液体容器(1)，夹持滴加装置(2)具有至少一个光电探测器(13)的夹持位(14)和至少一个纳米线滴加端(12)口；搅拌装置(11)位于液体容器(1)内并与第二驱动装置动力连接，且由第二驱动装置驱动使液体容器(1)内液体转动；夹持滴加装置(2)包括圆盘(8)，光电探测器(13)的夹持位(14)与纳米线滴加端(12)口位于圆盘(8)靠近液体容器(1)一侧并分布在上述圆盘(8)边部，相邻的一对光电探测器(13)的夹持位(14)和纳米线滴加端(12)口组成夹持滴加组件。
2.根据权利要求1所述的半导体纳米线光电探测器的加工方法，其特征在于，步骤S1由以下方式实现：
A1：向液态介质中加入纳米线材料；
A2：使得纳米线材料在液态介质中分散排布；
A3：将光电探测器置入液态介质中；
A4：将光电探测器从液态介质中缓慢移出，使得纳米线材料附着在光电探测器上。
3.根据权利要求2所述的半导体纳米线光电探测器的加工方法，其特征在于，在步骤A3和A4之间还包括以下步骤：
A41：向液态介质中补充添加纳米线材料，并搅拌液态介质至保持液态介质具有稳定流速。
4.根据权利要求1所述的半导体纳米线光电探测器的加工方法，其特征在于，步骤S1由以下方式实现：
B1：将光电探测器置入液态介质中；
B2：向液态介质中加入纳米线材料；
B3：通过使液态介质流动，促使纳米线材料在液态介质中分散排布；
B4：将光电探测器从液态介质中缓慢移出，使得纳米线材料附着在光电探测器上。
5.根据权利要求1所述的半导体纳米线光电探测器的加工方法，其特征在于，步骤S1由以下方式实现：
C1：向液态介质中加入纳米线材料；
C2：将光电探测器置入液态介质中；
C3：通过使液态介质流动，促使纳米线材料在液态介质中分散排布；
C4：将光电探测器从液态介质中缓慢移出，使得纳米线材料附着在光电探测器上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的半导体纳米线光电探测器的加工方法，其特征在于，纳米线材料为陶瓷纳米线材料。
7.根据权利要求1-5任一项所述的半导体纳米线光电探测器的加工方法，其特征在于，纳米线材料为磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料。
8.根据权利要求1-5任一项所述的半导体纳米线光电探测器的加工方法，其特征在于，纳米线材料由介孔纳米线呈束状捆绕而成。
9.一种采用如权利要求1-8任一项所述的半导体纳米线光电探测器的加工方法制备获得的半导体纳米线光电探测器，其特征在于，纳米线材料在光电探测器表面均匀分布。
10.一种半导体纳米线光电探测器的加工设备，其特征在于，包括液体容器(1)、夹持滴加装置(2)、搅拌装置(11)、第一驱动装置(9)和第二驱动装置；夹持滴加装置(2)与第一驱动装置(9)动力连接并由第一驱动装置(9)驱动进入或离开液体容器(1)，夹持滴加装置(2)具有至少一个光电探测器(13)的夹持位(14)和至少一个纳米线滴加端(12)口；搅拌装置(11)位于液体容器(1)内并与第二驱动装置动力连接，且由第二驱动装置驱动使液体容器(1)内液体转动；
夹持滴加装置(2)包括圆盘(8)，光电探测器(13)的夹持位(14)与纳米线滴加端(12)口位于圆盘(8)靠近液体容器(1)一侧并分布在上述圆盘(8)边部，相邻的一对光电探测器(13)的夹持位(14)和纳米线滴加端(12)口组成夹持滴加组件。
11.根据权利要求10所述的半导体纳米线光电探测器(13)的加工设备，其特征在于，夹持滴加组件在圆盘(8)边部均匀分布。
12.根据权利要求10所述的半导体纳米线光电探测器(13)的加工设备，其特征在于，夹持滴加组件还包括气流装置，气流装置位于纳米滴加端(12)口一侧。
13.根据权利要求10所述的半导体纳米线光电探测器(13)的加工设备，其特征在于，液体容器(1)侧壁安装有温度传感器(7)，液体容器(1)内设置有圆柱状空腔(3)，圆柱状空腔(3)与液体容器(1)的器壁之间形成环槽(4)，上述圆柱状空腔(3)通过圆柱形支架(10)安装在液体容器(1)内，圆柱状空腔(3)中设置有加热装置，还包括人机交互界面和温度控制电路，人机交互界面与温度传感器(7)、温度控制电路通信连接，温度控制电路与加热装置通信连接。
14.根据权利要求10所述的半导体纳米线光电探测器(13)的加工设备，其特征在于，液体容器(1)侧壁设置有进水口(5)和出水口(6)。
15.根据权利要求10所述的半导体纳米线光电探测器(13)的加工设备，其特征在于，第二驱动装置位于液体容器(1)底部。
16.根据权利要求10所述的半导体纳米线光电探测器(13)的加工设备，其特征在于，搅拌装置(11)为搅拌叶片。
17.根据权利要求10所述的半导体纳米线光电探测器(13)的加工设备，其特征在于，光电探测器(13)的夹持位(14)采用端拾器形成。
18.一种制造如权利要求9所述的半导体纳米线光电探测器的生产线，其特征在于，包括如权利要求10所述的半导体纳米线光电探测器的加工设备和烘干装置。
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