[发明专利]一种铋氧硒纳米片自供能光电探测器的制备方法

说明书

本发明公开了一种铋氧硒纳米片自供能光电探测器的制备方法，所述方法采用水热法制备Bi₂O₂Se纳米片，并以旋涂Bi₂O₂Se纳米片的FTO导电玻璃为工作电极，将其与对电极通过热封膜连接，在内部空腔注入电解液制备自供能光电探测器。本发明利用水热法制备Bi₂O₂Se纳米片，操作简便，成本低，过程可控；Bi₂O₂Se纳米片的尺寸可通过反应温度和PVP含量来调控。本发明制备的Bi₂O₂Se纳米片自供能光电探测器的响应速度快、响应度高，而且在紫外‑可见‑红外都有较大的光电流响应，在探测范围方面，要显著优于窄波段光电探测器。

技术领域

本发明属于光电材料和探测器制备技术领域，涉及一种Bi₂O₂Se纳米片自供能光电探测器的制备方法。

背景技术

自石墨烯发现以来，二维材料由于其高迁移率、超薄厚度、可谐调带隙等优异特性被应用于光电探测器。但基于传统二维材料的光电探测器仍有不足之处，例如：石墨烯的光吸收性较差，黑磷的环境稳定性不好，二硫化钼响应速度慢。

研究发现，铋氧硒（Bi₂O₂Se）具有高灵敏度、超快响应和优异的环境稳定性，同时能够实现宽光谱响应，可成为下一代光电探测器的候选材料。Bi₂O₂Se是一种窄带隙（体材料为0.8eV）的层状半导体材料，由[Bi₂O₂]_n²ⁿ⁺层和[Se]_n^2n-层交替堆叠而成。文献报道，当Bi₂O₂Se从体材料向单层材料转变时，其带隙宽度增大，光吸收效率提高，有利于其光电探测性能的提高。

水热法制备Bi₂O₂Se纳米片不仅操作简单、过程可控，而且获得的Bi₂O₂Se纳米片具有厚度小、比表面积大、电荷转移效率高等特性。基于Bi₂O₂Se纳米片的自供能光电探测器也具有成本低、无外加电源、使用简单、响应快速等优势，这对自供能光电探测器的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种铋氧硒纳米片自供能光电探测器的制备方法，该方法首先采用水热法，并辅以聚乙烯吡咯烷酮 （PVP）进行调控，得到了Bi₂O₂Se纳米片，然后使用该材料制备了一种成本低、操作简单的自供能光电探测器，该自供能光电探测器不仅响应快，而且在紫外-可见-红外波段都有较大的响应，这对自供能光电探测器的发展具有重要意义。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种铋氧硒纳米片自供能光电探测器的制备方法，采用水热法制备Bi₂O₂Se纳米片，并以旋涂Bi₂O₂Se纳米片的FTO导电玻璃为工作电极，将其与对电极通过热封膜连接，在内部空腔注入电解液制备自供能光电探测器，具体包括如下步骤：

步骤一、配制浓度为0.035~0.040 g/mL的PVP溶液18~22mL，并向溶液中加入0.47~0.50 g Bi(NO₃)₃·5H₂O和8.5~9.5 g的混合盐，得到混合溶液；

步骤二、配制浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液10~15 mL，并向溶液中加入0.039~0.040g的Se粉和0.12~0.15 g的无水Na₂SO₃，加热后得到混合溶液；