[发明专利]一种纳米棒阵列异质结结构紫外光探测器的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米棒阵列异质结结构紫外光探测器的制备方法，属于半导体光电探测技术领域。本发明首先水热合成了有序排列的SnO₂纳米棒阵列，再在其表面生长有序排列的ZnO纳米棒阵列，构成异质结结构，促进光生电子传递。其制备方法简单、反应条件易控、操作费用低。将所制得电极材料导电面面对面贴合，构成结构简单的三明治结构的紫外光探测器。该紫外光探测器具有极好的紫外光选择性、优异的紫外光响应度和光响应速率，解决了紫外光探测器高响应度和高响应速率难以兼得的问题，是一种高性能的紫外光探测器。

技术领域

本发明属于半导体光电探测技术领域，具体涉及一种金属氧化物半导体纳米复合材料电极制备的方法。

背景技术

近年来，随着科技水平的不断提高，光电检测技术测量范围不断变大。该检测技术所能检测到的波长范围已经扩大到了人们不易探测的处于10nm至400nm之间的紫外光区域。检测范围的扩大也相应地使得紫外强度检测仪器的研发与制造得到飞速发展，测量技术也不断改进提高，而其中的紫外探测器是目前国内外光电检测方面的重点研究课题之一。

商业化的紫外光探测器主要基于Si、GaAs等半导体材料，但他们的禁带宽度较窄，紫外光选择性较差。因此，宽禁带的金属氧化物半导体材料(ZnO、SnO₂、Ga₂O₃等)引起了研究者的广泛关注，并且金属氧化物半导体材料易得、结构易控以及具有优异的物理化学性能。

SnO₂和ZnO是两种重要的N型宽禁带半导体材料，其中，SnO₂的禁带宽度为3.62eV(300K),具有良好的紫外光选择性、较高的电子稳定性及电子传输能力；ZnO的禁带宽度为3.37eV(300K),在紫外光区具有较高的光电导电性，并且化学、热稳定性良好。SnO₂和ZnO纳米结构主要包括：纳米棒、纳米线、纳米颗粒等。其中，纳米棒阵列结构可为电子提供定向的传输通道，提高电子的传输速率、减少电子传输过程中的损失。

研究发现，纯SnO₂、ZnO纳米棒结构紫外光探测器的响应速率较慢，这是因为尽管SnO₂纳米棒的紫外光响应度较高，但其生长速率较慢，反应24h后仅仅200nm左右，影响其对光电子的吸收及传递，导致其光响应时间较长；而水热法制备ZnO纳米棒具有生长速率快的优点，反应4h后长度大于1μm，但光响应度较低。因此，为获得兼具SnO₂、ZnO纳米棒阵列结构优点的紫外光探测器，需对其进行进一步的改进。

发明内容

基于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于制备一种兼具高光响应度和高光响应速率的紫外光探测器的方法。

本发明的技术方案：

一种高性能半导体氧化物复合结构紫外光探测器的制备方法，步骤如下：

在FTO导电玻璃上旋涂氧化锡晶种层，水热法在其上生长有序排列的SnO₂纳米棒阵列，水热法在SnO₂纳米棒阵列表面上生长有序排列的ZnO纳米棒阵列，构成异质结结构；SnO₂纳米棒阵列的直径为8.93～62.50nm，长度为127.5～553.1nm；ZnO纳米棒阵列的直径为53.55～129.7nm，长度为0.872～3.19μm。

氧化锡晶种层的制备方法如下：将5.0mM醋酸亚锡的乙醇溶液旋涂于FTO导电玻璃上，旋涂速率2000～3000r/min，旋涂时间30s，旋涂6～10次后，在400℃条件下高温煅烧30min；