[发明专利]一种铋氧基异质结的制备方法和铋氧基异质结宽波段光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铋氧基异质结的制备方法和铋氧基异质结宽波段光电探测器及其制备方法，属于光电探测器制备技术领域，所述宽波段光电探测器以Bi₂O₂Se/BiCuOSe异质结为基体材料，由工作电极、对电极和电解质三部分制备而成。制备步骤如下：首先利用一步水热法通过调控铋源和铜源比例原位合成Bi₂O₂Se/BiCuOSe异质结；然后将所得产物制备工作电极；最后将工作电极、对电极和电解质连接，得到铋氧基异质结宽波段光电探测器。该器件在紫外、可见、近红外波段都会产生光子吸收和光响应，而且由于异质结的作用具有比Bi₂O₂Se更大的响应度，同时该器件响应迅速，具有较好的光电探测性能，这对宽波段光电探测器的发展具有重要意义。

技术领域

本发明属于光电探测器制备技术领域，涉及一种铋氧基异质结的制备方法和铋氧基异质结宽波段光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器是一类将光信号转化为电信号的光电器件，在遥感、医学成像、环境监测、光通信等方面都扮演着十分重要的角色，尤其是宽波段光电探测器。它可以获取探测目标发射或反射的紫外、可见、红外等各个波段的电磁波信息，避免了在不同场合和环境切换不同探测器带来的冗杂。

目前的宽波段光电探测器主要是硅基光电探测器，但其光响应率低、低温工作等特点限制了它的应用。近年来，铋氧基半导体化合物(Bi₂O₂X:X＝S,Se,Te)由于其优异的光电性能而引起科研者的关注，其中n型的半导体Bi₂O₂Se具有高电子迁移率、高响应度、响应速度快等特性。然而其应用难免受到自身特性的限制，因此与Bi₂O₂Se同为铋氧基化合物的p型半导体BiCuOSe构建异质结有望能够带来更大的响应度，提高单一材料的性能，但目前相关研究尚未发现。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种铋氧基异质结的制备方法，利用简单的一步水热法原位合成Bi₂O₂Se/BiCuOSe异质结。

本发明的第二个目的是提供一种铋氧基异质结宽波段光电探测器及其制备方法。基于Bi₂O₂Se/BiCuOSe异质结构筑了光电化学型自供能光电探测器，该器件具有制备简单、响应速度快、响应度高等优势，这对宽波段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：

一种铋氧基异质结的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、向PVP溶液中加入摩尔比为(5～24):1的Bi(NO₃)₃·5H₂O与Cu(CH₃COO)₂·H₂O，以及混合盐，得到混合溶液A；其中，混合盐包括LiNO₃与KNO₃；

步骤二、向NaOH溶液中加入Se粉和无水Na₂SO₃，加热后得到混合溶液B；

步骤三、将混合溶液A和混合溶液B混合在一起作为前驱体溶液，通过水热法制备得到Bi₂O₂Se/BiCuOSe异质结。

进一步的，所述PVP溶液的浓度为0.035～0.040g/mL，NaOH溶液的浓度为0.04～0.06g/mL，PVP溶液和NaOH溶液的体积比为1:1。