CN111106200B - 一种红外弱光探测器件、其制备方法与应用 - Google Patents

一种红外弱光探测器件、其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111106200B
CN111106200B CN201911418563.1A CN201911418563A CN111106200B CN 111106200 B CN111106200 B CN 111106200B CN 201911418563 A CN201911418563 A CN 201911418563A CN 111106200 B CN111106200 B CN 111106200B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hgs
single crystal
weak light
silver
infrared
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911418563.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111106200A (zh
Inventor
杨晴
王宏瑞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN201911418563.1A priority Critical patent/CN111106200B/zh
Publication of CN111106200A publication Critical patent/CN111106200A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111106200B publication Critical patent/CN111106200B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

本发明提供了一种红外弱光探测器件，由Ag2HgS2单晶体、金属电极和电路板组成；所述Ag2HgS2单晶体的两端设置有金属电极；所述金属电极与所述电路板相连接。本申请还提供了红外弱光探测器件的制备方法及应用。本发明首次利用新型红外单晶材料Ag2HgS2搭建了一种全新的红外弱光探测器件，该器件在表现出了优良的光电探测性能的同时还具有结构简单、制造工艺简单、成本低、性能稳定和可重复性强等优点。检测红外弱光探测器件的性能，结果表明：该器件对200～2200nm波段的光都具有良好的响应，且在光强降低到0.1μW·cm‑2数量级时，该器件的电流变化也是可以捕捉的。

Description

一种红外弱光探测器件、其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及光电探测器件技术领域，尤其涉及一种红外弱光探测器件、其制备方法与应用。
背景技术
随着科学的发展，红外光与人类生活的关联越发密切。任何物体都会辐射出人类肉眼不可见的红外线，且在温度不高的时候辐射出的红外线强度普遍很低，因此在红外波段工作的弱光探测器不论是在军用还是民用方面，都有极大的应用前景；在军用方面，红外波段的弱光探测器可以对具备反侦察能力的飞行器进行探测；而在民用方面，红外波段的弱光探测器可以在工业自动控制和光度计量等方面进行应用。
目前已经商业化、发展较为成熟的红外探测材料主要有PbS、InSb、HgCdTe、InGaAs、InAsSb等。这些材料的有效工作范围可以从近红外波段跨越到远红外波段，但也存在一些亟待解决的问题，如化学稳定性较差、难以形成大尺寸单晶等。
近年来，科学家们为了解决这一问题采用的方法是将已有材料与电学性能较好的二维层状材料形成范德瓦耳斯异质结；虽然异质结型光电探测器的性能参数往往优于由同种材料单晶制备的传统光电探测器，但是这种二维层状材料的能带结构往往对层数有严重的依赖，带隙在只有少层的状态与块材的状态有很大的差异。因此，具有优越性能的异质结光电探测器需要将材料形成厚度很小的膜，往往难以大批量制备，不利于在微电子平台中大规模集成。这使得此类光电探测器的产业化进程往往慢于传统的单晶光电探测器，空有良好的性能却难以应用到实际当中。因此，提供一种优良光电探测性能的光电探测器是十分必要的。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供具有优良光电探测性能的红外弱光探测器件。
有鉴于此，本申请提供了一种红外弱光探测器件，由Ag2HgS2单晶体、金属电极和电路板组成；
所述Ag2HgS2单晶体的两端设置有金属电极；
所述金属电极与所述电路板相连接；
所述Ag2HgS2单晶体具有一维棒状外形和金属光泽。
优选的，所述Ag2HgS2单晶体的制备方法包括以下步骤：
将银源、汞源、硫源和水混合后进行水热反应，得到Ag2HgS2单晶体；所述银源中银离子与所述汞源中汞离子的摩尔比为4:1。
优选的，所述硫源中硫离子的摩尔数与所述银源中银离子与所述汞源中汞离子的总的摩尔数的比例为＞30：5。
优选的，所述金属电极选自银电极或金电极。
优选的，所述金属电极的金属纯度为999～9999。
优选的，所述金属电极与所述电路板之间设置有金属丝。
本申请还提供了一种红外弱光探测器件的制备方法，包括以下步骤：
在Ag2HgS2单晶体的两端制备金属电极；
将所述金属电极与电路板连接；
所述Ag2HgS2单晶体具有一维棒状外形和金属光泽。
优选的，所述金属电极与所述电路板通过银丝连接。
本申请还提供了所述的红外弱光探测器件或所述的制备方法所制备的红外弱光探测器件在制备光电探测器上的应用。
本申请提供了一种红外弱光探测器件，其由Ag2HgS2单晶体、金属电极和电路板组成，其中所述Ag2HgS2单晶体的两端设置有金属电极，所述金属电极与所述电路板相连接；本申请以窄带半导体Ag2HgS2单晶体为基，Ag2HgS2单晶体的有效工作波长范围广，且对弱光具有灵敏响应，因此，本申请提供的Ag2HgS2单晶体基红外弱光探测器件具有优良的光电探测性能。利用Keithley 4200半导体性能分析系统对红外弱光探测器件性能进行测试，测试结果表明，红外弱光探测器件对200～2200nm波段的光都具有良好的响应，且在光强降低到0.1μW·cm-2数量级时，器件的电流变化也是可以捕捉的。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的Ag2HgS2单晶体产物的X射线衍射花样；
图2是本发明实施例1制备的Ag2HgS2单晶体的扫描电子显微镜照片；
图3是本发明实施例1制备的Ag2HgS2单晶体产物的光学照片；
图4是本发明实施例1制备的Ag2HgS2单晶体产物的紫外-可见漫反射光谱；
图5是实施例1制备的弱光探测器件的结构示意图；
图6是实施例1制备的弱光探测器件的实物照片；
图7是实施例1制备的弱光探测器件在980nm波长和不同光强下的I-V曲线图；
图8是实施例2制备的弱光探测器件在光强为95.3μW·cm-2的254nm波长光下的I-V曲线图；
图9是实施例3制备的弱光探测器件在光强为0.616μW·cm-2的650nm波长光下的I-V曲线图；
图10是实施例4制备的弱光探测器件在光强为551μW·cm-2的1300nm波长光下的I-V曲线图；
图11是实施例5制备的弱光探测器件在光强为1513μW·cm-2的2200nm波长光下的I-V曲线图；
图12是实施例6用大尺寸棒状单晶制备的光电探测器件的实物照片；
图13是实施例6用大尺寸棒状单晶制备的光电探测器件的I-V曲线图；
图14是实施例6用大尺寸棒状单晶制备的光电探测器件的I-t曲线图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于现有技术弱光光电探测器的问题，由此，本发明提供了一种全新的红外波段灵敏的单晶弱光探测器，并提供了其制备方法，同时进行了初步的应用性能测试，以解决异质结型光电探测器难以大规模集成的技术问题，为高性能红外探测材料提供一种全新的选择。该红外弱光探测器件具有优良的光电探测性能的同时，还具有结构简单、制造工艺简单、成本低、性能稳定和可重复性强等优点。具体的，本申请实施例公开了一种红外弱光探测器件，由Ag2HgS2单晶体、金属电极和电路板组成；
所述Ag2HgS2单晶体的两端设置有金属电极；
所述金属电极与所述电路板相连接；
所述Ag2HgS2单晶体具有一维棒状外形和金属光泽。
本申请上述红外弱光探测器件的核心组件是Ag2HgS2单晶体，该Ag2HgS2单晶体具有棒状外形和金属光泽。
本申请提供的Ag2HgS2单晶体的长度为1mm～2cm，直径为1μm～200μm。
本申请还提供了上述Ag2HgS2单晶体的制备方法，包括以下步骤：
将银源、汞源、硫源和水混合后进行水热反应，得到Ag2HgS2单晶体；所述银源与所述汞源的摩尔比为4:1。
在上述制备Ag2HgS2单晶体的过程中，使用银和汞的化合物为银源和汞源，硫的化合物为硫源；在调控的过程中，银离子和汞离子的摩尔比为4:1，控制银离子和汞离子的摩尔比使得银离子过量1倍左右，且保证硫离子的绝对过量，即所述硫源中硫离子的摩尔数与所述银源中银离子与所述汞源中汞离子的总的摩尔数的比例为＞30：5；以此比例配料，可以使银源、汞源和硫源的反应围绕着硫化银的晶核进行，汞的缺乏抑制了红色副产物硫化汞的生成，使得反应向着三元产物的方向移动和进行。上述原料配比保证了产物的纯度，使得反应可以在较低的温度下得到目标产物。对于原料的选择，所述银源选自本领域技术人员熟知的银源，具体选自氯化银、硝酸银、硫酸银、氧化银和乙酸银中的一种或多种；所述汞源选自本领域技术人员熟知的汞源，具体选自氯化汞、甘汞和氧化汞中的一种或多种；所述硫源选自本领域技术人员熟知的硫源，具体选自硫化铵、硫化钠、硫化钾、二硫化碳、硫脲和硫代乙酰胺中的一种或多种。
上述水热反应优选在密闭反应釜中进行，所述水热反应的温度为160～220℃，时间≥4h。通过改变反应的温度和时间，可以调控目标产物的晶体尺寸，晶体形貌和晶体质量。为了得到Ag2HgS2单晶体，则在反应结束之后还包括冷却；在此基础上，在反应结束后自然冷却的情况下，反应时间越久，反应温度越高，产物的长度越大，直径越宽；在上述温度和时间范围内，目标产物的长度最大可达到5毫米，直径最大可达到数十微米；若想进一步得到更大尺寸的单晶，可以改变反应结束后反应容器的降温速率；降温速率越慢，目标产物的尺寸越大；目前最大的目标产物单晶长度可达到2厘米，直径可达到200余微米。
为了使原料混合均匀和反应充分，所述水热反应的具体步骤为：
将银源与汞源溶于水中，再加入硫源后于高压釜中反应。
所述Ag2HgS2单晶体的两端设置有金属电极，所述Ag2HgS2单晶体为棒状外形，其两端设置有金属电极，两个金属电极互不接触；所述金属电极为本领域技术人员熟知的金属电极，对此本申请没有特别的限制，在本申请中，所述金属电极可以为银电极，也可以为金电极。所述金属电极的金属纯度为999～9999。
所述金属电极与所述电路板相连接，所述连接的方式按照本领域技术人员熟知的方式，对此本申请没有特别的限制，具体的，本申请通过银丝将金属电极与所述电路板相连接。
本申请还提供了一种红外弱光探测器件的制备方法，包括以下步骤：
在Ag2HgS2单晶体的两端制备金属电极；
将所述金属电极与电路板连接；
所述Ag2HgS2单晶体一维棒状外形和金属光泽。
在制备红外弱光探测器件的过程中，首先按照上述方法制备了Ag2HgS2单晶体，再在Ag2HgS2单晶体的两端分别制备两个金属电极，所述金属电极充分接触棒状Ag2HgS2单晶体的两端且两个电极互不接触。所述金属电极在所述Ag2HgS2单晶体两端制备的过程按照本领域技术人员熟知的方法进行，对此本申请没有特别的限制。
本申请然后将所述金属电极与电路板连接，即得到红外弱光探测器；所述金属电极与所述电路板可通过金属丝连接；在具体实施例中，通过银丝实现金属电极与电路板的连接。
本发明还提供了上述红外弱光探测器件在制备光电探测器上的应用。
本发明首次提出以新型红外单晶材料Ag2HgS2制备红外弱光探测器件的思路，并首次成功制备出具有优良光电探测性能的单晶Ag2HgS2基红外弱光探测器件，为高性能红外探测器的制备提供了一种全新的可行方案。本发明方法中使用的Ag2HgS2单晶体作为窄带半导体材料，有效工作波长范围广，且对弱光具有灵敏响应，在性能上具有优越性。本发明方法中只需要在单晶材料两端连接金属电极，即可使器件工作。本发明方法器件结构简单、操作工艺简单、成本低且可重复性好，具有光明的推广应用前景。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的红外弱光探测器件、其制备方法及其应用，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
称取0.143g氯化银和0.068g氯化汞，溶于20mL质量分数为20％的硫化铵溶液中，待反应物混合均匀后，将上述混合液转移到25mL的反应釜中，密封加热至200℃，反应24小时；待反应结束后，使其自然冷却至室温，即得到黑色具有金属光泽的晶体；将上述产物晶体过滤，用去离子水洗涤三次后，在70℃的烘箱中烘干2小时，即得到Ag2HgS2单晶体。
图1是本实施例制备的晶体产物的X射线衍射花样；从X射线衍射花样
Figure BDA0002351782050000071
中可以看出，所有衍射峰位置都能很好地对应于Ag2HgS2标准卡片(JCPDSCard No.84-0809)中的对应衍射晶面。这说明产物为纯的Ag2HgS2晶体，且具有较高的结晶度。
采用扫描电子显微镜观察产物，产物的电镜照片如图2所示；从图2中可以看出，产物是一维棒状结构，其长度约为3毫米，直径约为30微米。
图3是本实施例制备的晶体产物的照片；由图可知，所得产物是黑色棒状晶体，并具有金属光泽。
图4是本实施例制备的晶体产物的紫外-可见吸收光谱，从图4插图中的拟合结果可知，所得产物的带隙大约在1.32eV。
从上述制备的棒状单晶体中选出单独的一根，置于Si/SiO2衬底的SiO2面上；使用细铁丝蘸取银浆，在棒状单晶两端各点出一个直径1mm的圆形银电极，使两个银电极充分接触并覆盖棒状单晶两端的同时保持两个电极相互不接触；待银浆干燥后，将所制备的弱光探测器件通过探针台连接到Keithley 4200半导体性能分析系统上，以波长为980nm的激光二极管为光源，以光通量计标定光强，对所制备的弱光探测器件的光电探测性能进行测试。
图5是上述制备的弱光探测器件的结构示意图；图6是上述制备的弱光探测器件的实物照片。从由图5、图6可以看出，本制备方法所得的弱光探测器件具备制备工艺简单的特点。
图7是上述制备的弱光探测器件在980nm波长和不同光强下的I-V曲线；由图7可知，所制备光电探测器对于弱光和较强光均能产生稳定响应，且开关比可以达到25以上。
实施例2
称取0.143g氯化银和0.068g氯化汞，溶于20mL质量分数为20％的硫化铵溶液中，待反应物混合均匀后，将上述混合液转移到25mL的反应釜中，密封加热至200℃，反应24小时；待反应结束后，使其自然冷却至室温，即得到黑色具有金属光泽的晶体；将上述产物晶体过滤，用去离子水洗涤三次后，在70℃的烘箱中烘干2小时，即得到Ag2HgS2单晶体。
从上述制备的棒状单晶体中选出单独的一根，置于Si/SiO2衬底的SiO2面上；使用细铁丝蘸取银浆，在棒状单晶两端各点出一个直径1mm的圆形银电极，使两个银电极充分接触并覆盖棒状单晶两端的同时保持两个电极相互不接触；待银浆干燥后，将所制备的弱光探测器件通过探针台连接到Keithley 4200半导体性能分析系统上，以波长为254nm的激光二极管为光源，以光通量计标定光强，对所制备的弱光探测器件的光电探测性能进行测试。
图8是上述制备的弱光探测器件在光强为95.3μW cm-2的254nm波长光下的I-V曲线；由图8可知，所制备光电探测器对紫外波段的光具有较好的响应能力。
实施例3
称取0.143g氯化银和0.068g氯化汞，溶于20mL质量分数为20％的硫化铵溶液中，待反应物混合均匀后，将上述混合液转移到25mL的反应釜中，密封加热至200℃，反应24小时；待反应结束后，使其自然冷却至室温，即得到黑色具有金属光泽的晶体；将上述产物晶体过滤，用去离子水洗涤三次后，在70℃的烘箱中烘干2小时，即得到Ag2HgS2单晶体。
从上述制备的棒状单晶体中选出单独的一根，置于Si/SiO2衬底的SiO2面上；使用细铁丝蘸取银浆，在棒状单晶两端各点出一个直径1mm的圆形银电极，使两个银电极充分接触并覆盖棒状单晶两端的同时保持两个电极相互不接触；待银浆干燥后，将所制备的弱光探测器件通过探针台连接到Keithley 4200半导体性能分析系统上，以波长为650nm的激光二极管为光源，以光通量计标定光强，对所制备的弱光探测器件的光电探测性能进行测试。
图9是上述制备的弱光探测器件在光强为0.616μW cm-2的650nm波长光下的I-V曲线；由图9可知，所制备光电探测器对光强较弱的可见光具有较好的响应能力。
实施例4
称取0.143g氯化银和0.068g氯化汞，溶于20mL质量分数为20％的硫化铵溶液中，待反应物混合均匀后，将上述混合液转移到25mL的反应釜中，密封加热至200℃，反应24小时；待反应结束后，使其自然冷却至室温，即得到黑色具有金属光泽的晶体；将上述产物晶体过滤，用去离子水洗涤三次后，在70℃的烘箱中烘干2小时，即得到Ag2HgS2单晶体。
从上述制备的棒状单晶体中选出单独的一根，置于Si/SiO2衬底的SiO2面上；使用细铁丝蘸取银浆，在棒状单晶两端各点出一个直径1mm的圆形银电极，使两个银电极充分接触并覆盖棒状单晶两端的同时保持两个电极相互不接触；待银浆干燥后，将所制备的弱光探测器件通过探针台连接到Keithley 4200半导体性能分析系统上，以波长为1300nm的激光二极管为光源，以光通量计标定光强，对所制备的弱光探测器件的光电探测性能进行测试。
图10是所制备的弱光探测器件在光强为551μW cm-2的1300nm波长光下的I-V曲线；由图10可知，所制备光电探测器对超过吸收边的近红外波段的光也具有一定的响应能力。
实施例5
称取0.143g氯化银和0.068g氯化汞，溶于20mL质量分数为20％的硫化铵溶液中，待反应物混合均匀后，将上述混合液转移到25mL的反应釜中，密封加热至200℃，反应24小时；待反应结束后，使其自然冷却至室温，即得到黑色具有金属光泽的晶体；将上述产物晶体过滤，用去离子水洗涤三次后，在70℃的烘箱中烘干2小时，即得到Ag2HgS2单晶体。
从上述制备的棒状单晶体中选出单独的一根，置于Si/SiO2衬底的SiO2面上；使用细铁丝蘸取银浆，在棒状单晶两端各点出一个直径1mm的圆形银电极，使两个银电极充分接触并覆盖棒状单晶两端的同时保持两个电极相互不接触；待银浆干燥后，将所制备的弱光探测器件通过探针台连接到Keithley 4200半导体性能分析系统上，以波长为2200nm的激光二极管为光源，以光通量计标定光强，对所制备的弱光探测器件的光电探测性能进行测试。
图11是上述制备的弱光探测器件在光强为1513μW cm-2的2200nm波长光下的I-V曲线；由图11可知，所制备光电探测器对中红外波段的光也具有一定的响应能力。
实施例6
称取0.143g氯化银和0.068g氯化汞，溶于20mL质量分数为20％的硫化铵溶液中，待反应物混合均匀后，将上述混合液转移到25mL的反应釜中，密封加热至200℃，反应24小时；待反应结束后，使其用7天时间冷却至室温，即得到黑色具有金属光泽的晶体；将上述产物晶体过滤，用去离子水洗涤三次后，在70℃的烘箱中烘干2小时，即得到大尺寸的Ag2HgS2单晶体。
从上述制备的大尺寸棒状单晶体中选出单独的一根，置于Si/SiO2衬底的SiO2面上；使用细铁丝蘸取银浆，在棒状单晶两端各点出一个直径1mm的圆形银电极，使两个银电极充分接触并覆盖棒状单晶两端的同时保持两个电极相互不接触；待银浆干燥后，将所制备的弱光探测器件通过探针台连接到CHI660E电化学工作站上，以200nm～2500nm波长范围的氙灯为光源，以光通量计标定光强至100mWcm-2，对所制备的弱光探测器件的光电探测性能进行测试。
图12是用大尺寸棒状单晶制备的光电探测器件的实物照片；图13是用大尺寸棒状单晶制备的光电探测器件的I-V曲线；图14是用大尺寸棒状单晶制备的光电探测器件的I-t曲线；由图13和图14可知，用大尺寸棒状单晶制备的光电探测器在较强的光下具有很明显的光电响应，光电流大小稳定且响应速率很快，在10ms数量级。
以上结果表明，所制备的器件具有欧姆特性，对可见光波段至中红外波段的光具有良好的响应，在光强较大时具有明显的光/暗电流差异。且对于可见和近红外波段的光，在光强降低到0.1μW cm-2数量级时，器件的电流变化也是可以捕捉的。另外，若实际应用场合中需要更快的响应速率，而对器件的响应度无太高的要求，可以选择大尺寸单晶来制作相应的器件。以上结果表明，器件在光电探测领域具有明显的实用能力、灵敏性和广泛的应用场合，具有光明的推广前景。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种红外弱光探测器件，由Ag2HgS2单晶体、金属电极和电路板组成；
所述Ag2HgS2单晶体的两端设置有金属电极；
所述金属电极与所述电路板相连接；
所述Ag2HgS2单晶体具有一维棒状外形和金属光泽；
所述Ag2HgS2单晶体的制备方法包括以下步骤：
将银源、汞源、硫源和水混合后进行水热反应，得到Ag2HgS2单晶体；所述银源中银离子与所述汞源中汞离子的摩尔比为4:1；
所述硫源中硫离子的摩尔数与所述银源中银离子与所述汞源中汞离子的总的摩尔数的比例为＞30：5。
2.根据权利要求1所述的红外弱光探测器件，其特征在于，所述金属电极选自银电极或金电极。
3.根据权利要求1所述的红外弱光探测器件，其特征在于，所述金属电极的金属纯度为99.9%~99.99%。
4.根据权利要求1所述的红外弱光探测器件，其特征在于，所述金属电极与所述电路板之间设置有金属丝。
5.权利要求1所述的红外弱光探测器件的制备方法，包括以下步骤：
在Ag2HgS2单晶体的两端制备金属电极；
将所述金属电极与电路板连接；
所述Ag2HgS2单晶体具有一维棒状外形和金属光泽。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述金属电极与所述电路板通过银丝连接。
7.权利要求1~4任一项所述的红外弱光探测器件或权利要求5~6任一项所述的制备方法所制备的红外弱光探测器件在制备光电探测器上的应用。
CN201911418563.1A 2019-12-31 2019-12-31 一种红外弱光探测器件、其制备方法与应用 Active CN111106200B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911418563.1A CN111106200B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种红外弱光探测器件、其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911418563.1A CN111106200B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种红外弱光探测器件、其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111106200A CN111106200A (zh) 2020-05-05
CN111106200B true CN111106200B (zh) 2021-10-01

Family

ID=70426545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911418563.1A Active CN111106200B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种红外弱光探测器件、其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111106200B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6943425B2 (en) * 2004-01-23 2005-09-13 Intevac, Inc. Wavelength extension for backthinned silicon image arrays
CN105280749A (zh) * 2015-11-24 2016-01-27 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 基于石墨烯薄膜的光电探测器及其制备方法
CN106803528A (zh) * 2016-12-28 2017-06-06 泰州巨纳新能源有限公司 基于石墨烯的位置灵敏光探测器
CN109906376A (zh) * 2016-11-02 2019-06-18 株式会社Lg化学 气体检测传感器
CN109994561A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 Tcl集团股份有限公司 波长探测器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6943425B2 (en) * 2004-01-23 2005-09-13 Intevac, Inc. Wavelength extension for backthinned silicon image arrays
CN105280749A (zh) * 2015-11-24 2016-01-27 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 基于石墨烯薄膜的光电探测器及其制备方法
CN109906376A (zh) * 2016-11-02 2019-06-18 株式会社Lg化学 气体检测传感器
CN106803528A (zh) * 2016-12-28 2017-06-06 泰州巨纳新能源有限公司 基于石墨烯的位置灵敏光探测器
CN109994561A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 Tcl集团股份有限公司 波长探测器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Microwave-assisted solvothermal route to silver copper sulfide and silver mercury sulfide ternary compounds via co-displacement reaction;Shiyong Ye等;《Materials Letters》;20020921;第57卷(第13-14期);第2056-2059页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111106200A (zh) 2020-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Young et al. growth of Al-, Ga-, and In-doped ZnO nanostructures via a low-temperature process and their application to field emission devices and ultraviolet photosensors
Zuo et al. A transparent, self-powered photodetector based on p-CuI/n-TiO2 heterojunction film with high on–off ratio
Nawaz et al. CdS nanobelt-based self-powered flexible photodetectors with high photosensitivity
Young et al. Self-powered ZnO nanorod ultraviolet photodetector integrated with dye-sensitised solar cell
Scimeca et al. Origin of intraband optical transitions in Ag2Se colloidal quantum dots
Kumar et al. Effect of potential voltages on key functional properties of transparent AZO thin films prepared by electrochemical deposition method for optoelectronic applications
Hsu et al. Fabrication of fully transparent indium-doped ZnO nanowire field-effect transistors on ITO/glass substrates
CN113130769A (zh) 二维层状钙钛矿单晶、宽光谱光电探测器及其制备方法
Deb et al. Green synthesis of copper sulfide (CuS) nanostructures for heterojunction diode applications
Nawaz et al. High-Performance and broadband flexible photodetectors employing multicomponent alloyed 1D CdS x Se1–x micro-nanostructures
Derbali et al. Solution flow rate influence on ZnS thin films properties grown by ultrasonic spray for optoelectronic application
CN111864080A (zh) 一种二维有机无机杂化钙钛矿晶体光电探测器及其制备方法
Shen et al. SbSI microrod based flexible photodetectors
Hajimazdarani et al. Effect of temperature-dependent phase transformation on UV detection properties of zinc sulfide nanocrystals
Hemathangam et al. Tuning of Band gap and photoluminescence properties of Zn doped Cu 2 S thin films by CBD method
CN111106200B (zh) 一种红外弱光探测器件、其制备方法与应用
CN112680779B (zh) 一种AgInTe2纳米晶体的制备方法及光电探测器
Bhatia et al. Structure-property correlations in molybdenum trioxide thin films and nanoparticles
Miao et al. Enhanced photoelectric responses induced by visible light of acetone gas sensors based on CuO-ZnO nanocomposites at about room temperature
Baum et al. Uncovering the mechanism for the formation of copper thioantimonate (SbV) nanoparticles and its transition to thioantimonide (SbIII)
Zagal-Padilla et al. A feasible and low-cost green route to prepare ZnO with n or p-type conductivity by changing the parsley extract concentration
CN106701084B (zh) 一种铜铟硫硒量子点的制备方法
Gholizadeh et al. Enhancement of Si solar cell efficiency using ZnO nanowires with various diameters
Yuan et al. Single-channel UV/vis dual-band detection with ZnCdS: Mn/ZnS core/shell quantum dots
Aquí-Romero et al. ZnO2 films by successive ionic layer adsorption and reaction method and their conversion to ZnO ones for p-Si/n-ZnO photodiode applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant