[发明专利]一种透明超快响应自供能紫外探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种透明超快响应自供能紫外探测器及其制备方法，探测器从下到上包括氟掺杂氧化锡透明导电玻璃，利用溶胶凝胶法在导电玻璃上沉积的二氧化钛薄膜光敏层，银纳米线透明电极。本发明所制备的探测器，在可见光范围内具有高光学透明度。作为光敏层的二氧化钛薄膜夹在两个不同的透明电极之间以形成不对称的肖特基结。紫外探测器可以在零偏压下工作。紫外探测器对宽带紫外光(200～400nm)具有明显的光电响应。特别是本发明所制备的紫外探测器获得了高达47ns的超快响应速度，显示出比传统紫外探测器显着的改进。本发明的探测器完全采用溶液处理制备，具有工艺简单，低成本和易于批量生产的优点。

技术领域

本发明属于光电探测器技术领域，具体涉及一种透明超快响应自供能紫外探测器及其制备方法。

背景技术

紫外线是指波长在10～400nm之间所有电磁波的统称，它在人们生活和自然界之中广泛存在。紫外探测技术的研发是一项重要的课题，它在通讯、国防军事、成像技术、环境监测、空间科学等领域有着十分重要的应用。传统的硅基紫外探测器需要外加价格昂贵，结构复杂的滤光片才可实现对可见光不吸收。而宽禁带半导体具有较大的禁带宽度，由宽禁带半导体制成的紫外探测器不需要外加滤光片即可实现紫外探测，因此宽禁带半导体紫外探测器有更好的应用前景。

TiO₂是一种宽禁带半导体材料，其禁带宽度为3.2eV，主要吸收紫外光波段，对可见光不吸收，它具有优良稳定性，光电特性优良并且价格低廉，非常适合做紫外探测器。TiO₂薄膜材料制备工艺简单，原料便宜易得，为大批量生产紫外探测器提供了可能性。

优异性能和高透明度的透明电子器件是实现下一代“透视”技术的关键，因此全透明紫外探测器具有重要的意义。提升紫外探测器的响应速度(定义为输出信号从峰值输出值的10％变化到90％所需的时间)可以提高紫外探测器的时间分辨能力，特别是对于运动检测，动态成像和高频光通信等应用具有决定性的意义。随着电子技术朝着小型化和便携性的持续发展，需要设备独立且可持续运行，因此电子器件如果能在没有外部电源供给的情况下工作将大大减小系统的体积和重量、并显著提高便携性。通过肖特基结或pn结构建内置电场是一种广泛采用的自供能紫外光电探测器方法。值得注意的是，许多基于异质结的光电探测器需要相对复杂且昂贵的真空沉积技术。与真空沉积技术相比，溶液加工技术是一种很有前景的替代方案，具有操作简单、低成本和易于批量生产的优点。

发明内容

本发明提供了一种透明超快响应自供能紫外探测器及其制备方法，成功将紫外探测器制作为全透明器件，大幅提升了紫外探测器的响应速度，实现了紫外探测器自供能，减小了紫外探测器的体积和重量、并显著提高便携性，以扩大紫外探测器的应用范围。

为达到上述目的，本发明所述一种透明超快响应自供能紫外探测器包括FTO导电玻璃层、TiO₂多晶薄膜层和银纳米线网格层，FTO导电玻璃层上设置有一层TiO₂多晶薄膜层，TiO₂多晶薄膜上表面设置有银纳米线层。

进一步的，TiO₂多晶薄膜的厚度为70nm～300nm。

进一步的，TiO₂多晶薄膜的厚度为200nm。

一种透明超快响应自供能紫外探测器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、配置旋涂TiO₂多晶薄膜所用的前驱体溶胶备用；将FTO导电玻璃衬底清洗干净、晾干后备用；

步骤2、采用溶胶凝胶法，在清洗好的FTO导电玻璃衬底的导电面上旋涂前驱体溶胶沉积为TiO₂薄膜；

步骤3、将步骤2所得的产品在快速退火炉中退火，退火结束随炉自然冷却至室温后取出；