[发明专利]一种超宽谱光探测器

说明书

本发明公开一种超宽谱光探测器。该探测器包括光敏材料和电极，其中光敏材料为自支撑还原氧化石墨烯薄膜，电极为金属。探测器结构是使自支撑还原氧化石墨烯薄膜处于悬空状态，金属电极与还原氧化石墨烯薄膜连接即可。该探测器工作在室温空气中；探测谱段范围广，可实现从紫外至太赫兹光谱范围的探测；探测器对从紫外至太赫兹的所有谱段的响应速度快，均为毫秒量级；制备简单、成本低廉，在实际应用中具有广阔前景。

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，更具体地，涉及一种超宽谱光探测器。

背景技术

宽谱光探测在红外成像、遥感、天文探测、光谱分析等领域有广泛而重要应用。目前，为了实现宽谱探测，把适于探测不同波段的多个探测器集成在一起，并且，确保这些探测器同步工作，导致宽谱光探测系统的结构复杂。

许多研究工作致力于宽谱光探测器，目前，大多数的宽谱光探测器的探测谱宽能覆盖从紫外至可见光、或者是覆盖可见光至近红外，很少有能覆盖从紫外至太赫兹的宽谱光探测器。

着眼于此，本发明提出了一种新的能覆盖从紫外至太赫兹的超宽谱光探测器。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种超宽谱光探测器。本发明提出的这种超宽谱光探测器，探测谱段可以覆盖从紫外至太赫兹。而且，本发明的探测器对从紫外至太赫兹的所有谱段的响应速度快，均为毫秒量级。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种超宽谱光探测器，所述探测器包括光敏材料和电极；所述光敏材料为自支撑还原氧化石墨烯薄膜，所述电极为金属电极；所述自支撑还原氧化石墨烯薄膜处于悬空状态，金属电极与自支撑还原氧化石墨烯薄膜连接即构成超宽光谱探测器。

所述探测器结构是自支撑还原氧化石墨烯薄膜处于悬空状态指自支撑还原氧化石墨烯薄膜不放置在任何衬底上。

优选地，本发明所述超宽谱光探测器中的光敏材料自支撑还原氧化石墨烯薄膜的制备方法包括如下步骤：

1)将氧化石墨烯分散于乙醇中，配制成质量浓度为0.2～1.0mg/mL的氧化石墨烯分散液；

2)将步骤1)制得的氧化石墨烯分散液滴涂在具有微纳结构的基底上，制得铺展在具有微纳结构的基底上的氧化石墨烯薄膜；

3)将所述铺展在具有微纳结构的基底上的氧化石墨烯薄膜在空气中自然晾干后，置于氩气和氢气的混合气氛中，保持气压50～500Pa、200～1000℃热处理2～5h，制得与具有微纳结构的基底相同面积、相同形状、且能从基底上完整脱离的自支撑还原氧化石墨烯薄膜。

采用上述制备方法制得的自支撑还原氧化石墨烯薄膜厚度在几百纳米；薄膜导电性好，薄膜电阻50Ω//sq。该自支撑还原氧化石墨烯薄膜特征为：薄膜厚度较薄，膜厚几百纳米显著小于常用的真空抽滤法制备的自支撑还原氧化石墨烯薄膜的厚度；薄膜导电性好，薄膜电阻50Ω/sq；薄膜平均光吸收率为60％左右；薄膜中的氧化石墨烯的还原程度受热处理温度调控，热处理温度越高薄膜中氧化石墨烯的还原程度越高。

优选地，步骤2)中，滴涂的具体过程为：滴涂分多个循环完成，每个循环滴涂2～3次，每次滴涂按照每平方厘米基底25～35μL取液，每个循环需干燥后再进行下一个循环。滴涂分成多个循环，每个循环又分成多次，主要是因为这种多循环多次地滴涂方式利于氧化石墨烯片在基底上充分地进行层层自组装而形成致密的薄膜，使得膜厚即使薄至纳米量级也能实现自支撑。至于每个循环中滴涂的次数和每次滴涂的取液量，是考虑到基底对溶液的承载能力，在确保溶液不溢出基底的前提下，实验得出的经验值。