[发明专利]一种基于自耗尽效应的TiO2/NPB异质一维纳米棒阵列紫外探测器及其制备方法

说明书

一种基于自耗尽效应的TiO₂/NPB异质一维纳米棒阵列紫外探测器及其制备方法，属于紫外光电探测技术领域。其从下至上依次由FTO玻璃基底、感光层TiO₂/NPB异质一维纳米棒阵列、Au电极构成；其中，感光层TiO₂/NPB异质一维纳米棒阵列由垂直生长在FTO表面的TiO₂一维纳米棒阵列、在TiO₂一维纳米棒阵列的空隙间填充的NPB材料组成。在N型TiO₂一维纳米棒阵列间填充了P型NPB材料后，暗态下，P‑N异质材料产生自耗尽效应并形成内建电场与耗尽区，材料的载流子浓度降低，器件表现为高电阻状态，使器件的暗电流被有效降低。在紫外光照下，光生载流子分离并积累导致耗尽区变窄并直至消失，器件的自耗尽效应被抵消，保证器件具有较高的增益和光电流。

技术领域

本发明属于紫外光电探测技术领域，具体涉及一种基于自耗尽效应的 TiO₂/NPB异质一维纳米棒阵列紫外探测器及其制备方法。

背景技术

高灵敏度紫外光电探测器在天文观测、远程控制、环境监测和光学芯片等领域具有重要应用。近年来，新一代宽禁带半导体器件被广泛研究，其不仅具有良好的光电探测性能，而且克服了传统的光电倍增管器件结构复杂、体积大、耗能高等缺点，同时，宽禁带材料自身所具备的可见盲性，有效弥补了硅基器件无法实现自身屏蔽可见光的劣势。

随着近几年半导体元器件各方面技术的进步，国内外对宽禁带半导体紫外探测器的研究也在不断深入。各国学者借助于材料合成、器件工艺等方面的创新，目前已在一维材料及器件的制备等方面有所突破。研究表明，一维宽禁带半导体紫外探测器，具有工作稳定、响应度高、响应速度快等诸多优点，展现出取代较为传统的基于三维体材料及二维薄膜材料紫外探测器的潜力。

一维宽禁带半导体材料的载流子传输效率和光电转换效率均较高，因此一维材料紫外探测器普遍具有较大的光电流和光响应度。然而，由于一维材料体内含有较多的陷阱及缺陷等，使得一维材料器件的暗电流和噪声难以得到有效控制，器件性能无法实现全面、均衡的提升。同时，一维材料在大面积、阵列化制备等方面也缺乏有效手段，限制了其更广泛的推广与应用。因此，在一维宽禁带半导体材料及器件的基础上，利用合理、简便的方法，在复合一维材料制备以及器件物理机制等方面进行改进和创新，以实现器件综合性能的提升和阵列化器件的制备，已成为紫外探测技术领域研究的热点和主流方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自耗尽效应的TiO₂/NPB异质一维纳米棒阵列紫外探测器及其制备方法。

器件的感光材料为TiO₂/NPB异质一维纳米棒阵列，其中TiO₂为N型材料， NPB(N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺)为P型材料。TiO₂/NPB 这种P-N异质材料不仅可以实现一维材料大面积、阵列化合成，而且能够通过暗态自耗尽等工作机制，在提高器件的光电流与响应度的同时，有效限制器件的暗电流与噪声，使器件性能得到全面提升。

本发明所述的基于自耗尽效应的TiO₂/NPB异质一维纳米棒阵列紫外探测器，其特征在于：从下至上依次由FTO玻璃基底、感光层TiO₂/NPB异质一维纳米棒阵列、Au电极构成；感光层TiO₂/NPB异质一维纳米棒阵列由垂直生长在FTO表面的TiO₂一维纳米棒阵列、在TiO₂一维纳米棒阵列的空隙间填充的 NPB材料组成；