[发明专利]基于双光电转换层异维异质结构的光电探测器

说明书

技术领域

本发明属于光电探测器设计技术领域，尤其涉及一种基于双光电转换层异维异质结构的光电探测器。

背景技术

利用宏观块体材料设计和制作的光电探测器已经广泛应用于各个领域，如金属—金属异质结、金属—半导体肖特基结、半导体—半导体复合材料异质结等。文献资料表明，低维半导体材料具有不同于三维块体材料的独特的光电性能，如氧化钛纳米管作为一维光电功能材料，被广泛应用于染料敏化太阳能电池和量子点敏化太阳能电池领域，下述文献（1）-（4）中均有相关的报道。

（1）Gopal K.Mor,Karthik Shankar,Maggie Paulose,Oomman K.Varghese and Craig A.Grimes,《纳米快报》NANO LETTERS 2006,6:215-218；

（2）Karthik Shankar,Jayasundera Bandara,Maggie Paulose,Helga Wietasch,Oomman K.Varghese,Gopal K.Mor,Thomas J.LaTempa，Mukundan Thelakkat and Craig A.Grimes,《纳米快报》NANO LETTERS 2008,8:1654-1659；

（3）Yuh-Lang Lee and Yi-Siou Lo,《先进功能材料》Advanced Functional Materials 2009,19:604-609；

（4）David R.Baker and Prashant V.Kamat,《先进功能材料》Advanced Functional Materials 2009,19,805-811。

但是，由于氧化钛是宽禁带半导体（带隙约为3.0～3.2eV），所以它只对紫外光有响应。如何拓宽氧化钛纳米管的光谱响应区域并设计开发基于氧化钛纳米管的快响应光电探测器是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于双光电转换层异维异质结构的光电探测器，利用双光电转换层异维异质结构所具有的特殊光电性能，将其光谱响应拓宽至可见光区域，并且提高其响应速度。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种基于双光电转换层异维异质结构的光电探测器，其特征是所述光电探测器包括上电极引线、透明导电光电子发射层、绝缘层、双光电转换层、电子接收层和下电极引线；

所述透明导电光电子发射层、绝缘层、双光电转换层和电子接收层自上而下依次布置；

所述透明导电光电子发射层为光电探测器的上电极，电子接收层为光电探测器的下电极；

所述透明导电光电子发射层采用碳纳米管薄膜；

所述双光电转换层的上层采用氧化亚铜纳米颗粒薄膜，双光电转换层的下层采用氧化钛纳米管阵列；

所述绝缘层中部含有一个透光窗口，碳纳米管薄膜通过所述透光窗口与氧化亚铜纳米颗粒薄膜接触；

所述电子接收层采用钛薄片；

所述上电极引线和碳纳米管薄膜与绝缘层相接触的区域相连；

所述钛薄片下表面与下电极引线相连接。

所述碳纳米管薄膜的碳纳米管的直径为1～10纳米。

所述氧化亚铜纳米颗粒薄膜的氧化亚铜纳米颗粒的直径为50～150纳米。

所述氧化钛纳米管阵列的氧化钛纳米管的直径为50～150纳米。

所述钛薄片的厚度为0.2毫米。

本发明提供的基于双光电转换层异维异质结构的光电探测器具有较宽的光谱响应范围、较快的光电响应速度和较大的光暗电流比值，且其结构简单，制作方便。

附图说明

图1是本发明提供的基于双光电转换层异维异质结构的光电探测器结构剖视图；

图2是本发明提供的基于双光电转换层异维异质结构的光电探测器的绝缘层俯视图；

图3是本发明所使用的顶端覆盖氧化亚铜纳米颗粒的氧化钛纳米管阵列的扫描电子显微镜图像侧视图；

图4是本发明所使用的氧化亚铜纳米颗粒薄膜的扫描电子显微镜图像俯视图；

图5是氧化亚铜纳米颗粒的直径分布图；

图6是碳纳米管膜/氧化钛纳米管阵列异质结构与碳纳米管膜/氧化亚铜纳米颗粒/氧化钛纳米管阵列异质结构的吸收谱示意图；

图7是使用405纳米波长光照射本发明提供的光电探测器时，光致电流变化对时间的响应曲线图；