[发明专利]有机无机复合自驱动光电探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种有机无机复合自驱动光电探测器，包括硅片、位于硅片上方的氧化钛膜以及位于氧化钛膜上方的有机膜，有机膜的材质为P3HT，硅片包括底面以及垂直于底面的若干硅纳米线。本发明还提供了其制备方法，包括以下步骤：将硅片在含有氢氟酸和银盐催化剂的水溶液中进行刻蚀，然后利用氧化剂去除残留的银盐催化剂，在硅片上形成若干硅纳米线；利用原子沉积法，将处理后的硅片在钛源和氧源中，于80‑100℃下反应，在硅片上方形成二氧化钛层；将带有二氧化钛层的硅片在惰性气体中400‑500℃下煅烧1‑2h，在硅片上方形成氧化钛膜；将聚(3‑己基噻吩‑2,5‑二基)的有机溶液修饰到氧化钛膜的表面，溶剂挥发后得到有机无机复合自驱动光电探测器。

技术领域

本发明涉及光电探测器制备技术领域，尤其涉及一种有机无机复合自驱动光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器作为一类重要的光电传感器件，在国防，工业，医学，空间科学领域以及日常生活中有着广泛的应用，例如国防军事预警、通讯、环境监测等。并且在人工智能高速发展、趋向全面普及的当今社会，探测器是不可或缺的，光电探测器作为应用范围相当之广的探测器，必然有非常大的市场、需求和前景。光探测的原理主要是基于光导过程，包括光辐射的吸收、光生载流子的产生和输运。材料的结构参数和表面态以及纳米器件尺寸与构型显著影响材料的光吸收效率，并且决定光生载流子的寿命和渡越时间，从而影响器件的光敏感度和响应速度。近年来，国际上各个研究组开发了基于不同结构的光电探测器并研究了其光导性能，取得了一系列研究成果。

随着社会的不断发展，人民生活水平日益提高，但与之相伴的是能源的大量消耗和环境的严重恶化。其中能源危机问题越来越严重，世界各国为了解决这个问题都在大力发展新型可利用清洁能源。例如，光解水制备氢气，不仅能将对人类来说可算永无止境的太阳能转化能人类能够使用的能源，更将其存储在氢气这种无污染的燃料之中，既缓解了环境污染的问题还能更加稳定方便的使用能源，在经历了数十年的发展、经历好几代科学家们的不懈努力之后，已经解决了相当一部分难题，未来的应用前景一片大好。又例如太阳能电池，太阳能电池正在以每年35％的增长速度迅速发展着，在这样喜人的情势下，相信只要能够利用好太阳能，在不久的将来能源问题会被成功解决。虽然能源的转化和存储在半导体光电效应被发现后进步不可谓不小，但是好钢使在刀刃上，来之不易的能源要更好的利用，所以不用外界供能的自驱动探测器成为探测器领域的宠儿。

能源虽然是一个不能忽视的问题，但是作为探测器，应用才是根本问题。半导体的带隙又称禁带宽度，带隙决定了半导体的吸收带边，也决定了半导体能够作出响应的波长范围。带隙大的半导体多应用到紫外光探测或者可见光探测，带隙小的半导体才能应用到近红外或者红外光探测。利用半导体这样的性质，例如氧化钛、氧化锌等半导体被广泛的应用于紫外光电探测器，钙钛矿、硒、一些有机半导体等应用于紫外可见的探测器屡见不鲜，硫化铅、硫化钼等半导体也在宽光谱探测器中大显神威，当然，宽光谱更广的应用范围和前景是更受人们青睐的，所以宽光谱探测器仍是探测器研究的焦点。但是能够实现近红外或者红外的探测器就必然能够探测到可见光以及紫外光，或者说，一方面这是人们需要的，应用范围更加广阔，另一方面，在人们的生活和发展中也有需要避免紫外和可见光干扰的时候，但是这分明是与半导体的性质矛盾的，特别是可见光中的蓝光和绿光。当然，这个难题也不是不治之症，针对光选择性响应应当有以下几点特点：1、屏蔽长波长的光干扰较容易，可以选用带隙较大的合适半导体材料；2、屏蔽区域的响应程度越小干扰越小，非屏蔽区域的响应越大越好，两区域的光响应度异质比越大越好；3、非屏蔽区域的半峰宽越窄干扰越小，选择性越高。