[实用新型]一种宽光谱纳米阵列探测器

说明书

本实用新型公开了一种宽光谱纳米阵列探测器，包括氧化硅衬底，氧化硅衬底的表面设置ZnO纳米柱周期阵列结构，ZnO纳米柱周期阵列结构表面设置钙钛矿纳米柱周期阵列结构，ZnO纳米柱和钙钛矿纳米柱上下对齐构成轴向异质结柱体，氧化硅衬底的表面及轴向异质结柱体的表面设置透明导电薄膜，位于ZnO纳米柱周期阵列结构两侧的透明导电薄膜的表面设置金属栅线电极作为导电电极供外电路驱动。本实用新型利用钙钛矿及纳米柱的周期阵列拓展ZnO的光谱响应范围，在不损失ZnO紫外光谱响应的基础上产生较高的可见光谱的响应。

技术领域

本实用新型涉及一种光谱探测器，尤其是涉及一种宽光谱纳米阵列探测器。

背景技术

作为第三代半导体的突出代表,氧化锌(ZnO)由于其优异的综合性能、良好的稳定性以及便于制备等特点而在光学、电子学、磁学、电化学等领域有着广泛的应用前景。室温下ZnO的直接带隙为3.37eV，激子束缚能高达60meV，是一种高效的短波长光电子材料。ZnO良好的电子传输特性使得它在光伏和光催化领域应用前景也有巨大的应用潜力。

但其宽带隙限制了其对占太阳能约43％的可见光的吸收。低光能利用率极大的限制了ZnO作为光电材料的实际应用。各国研究人员采用多种方法尝试使其光响应范围从紫外波段扩展至可见光范围，提高材料光的利用率。Deng等通过Ag修饰ZnO表面，通过Ag基可见光等离子共振峰，使ZnO对可见光有较好的吸收(Deng Q,Duan X,Ng D H L,et al.ACSApplied Materials&Interfaces,2012,4(11):6030–6037.)；Cho等利用ZnO/ZnSe复合的三维纳米柱结构(Cho S,Jang J W,Kim J,et al.Langmuir,2011,27(16):10243-10250.)，改良了材料在可见光下的光电响应；清华大学的实用新型专利ZL201210370194.5提供了一种具有氧缺陷型的ZnO材料及其制备方法，提高了材料的可见光区的响应。CH₃NH₃PbX₃(X＝Br，I)是一类具有钙钛矿晶体结构类型的有机-无机杂化半导体材料，具有较大的光吸收系数和电子-空穴扩散长度。其中CH₃NH₃PbI₃具有1.55ev的直接带隙，能吸收波长小于800nm的光子，对应于太阳光谱的可见光部分。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种宽光谱纳米阵列探测器，利用钙钛矿及纳米柱的周期阵列拓展ZnO的光谱响应范围，在不损失ZnO紫外光谱(300～450nm)响应的基础上产生较高的可见光谱(450～800nm)的响应，同时利用ZnO优异的载流子传输特实现较高的响应度。

本实用新型技术方案如下：一种宽光谱纳米阵列探测器，包括氧化硅衬底，所述氧化硅衬底的表面设置ZnO纳米柱周期阵列结构，所述ZnO纳米柱周期阵列结构表面设置钙钛矿纳米柱周期阵列结构，所述ZnO纳米柱和所述钙钛矿纳米柱上下对齐构成轴向异质结柱体，所述氧化硅衬底的表面及所述轴向异质结柱体的表面设置透明导电薄膜，位于所述ZnO纳米柱周期阵列结构两侧的所述透明导电薄膜的表面设置金属栅线电极作为导电电极供外电路驱动。

优选的，所述氧化硅衬底的厚度为20～2000μm。

优选的，所述ZnO纳米柱周期阵列结构的ZnO纳米柱直径为100～800nm，高度为100～8000nm，占空比为0.1～0.8。

优选的，所述钙钛矿纳米柱周期阵列结构的钙钛矿纳米柱直径为100～800nm，高度为100～8000nm，占空比为0.1～0.8，所述钙钛矿为CH₃NH₃PbI₃。

优选的，所述透明导电薄膜为氧化钼、氧化铟锡、掺铝氧化锌和聚乙撑二氧噻吩中的一种，厚度为200～800nm。