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专利号: 2022112858713
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种ZnO紫外光电探测器,其特征在于:包括从下至上依次设置的ITO玻璃衬底(1)、n型低维ZnO纳米线结构层(3)、Mg或Cd掺ZnO薄膜层(4)、p型低维ZnO纳米线结构层(5)以及上电极层(7);

所述ITO玻璃衬底(1)上还设置有下电极层(2);所述上电极层(7)与所述下电极层(2)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种ZnO紫外光电探测器,其特征在于:所述Mg或Cd掺ZnO薄膜层(4)的晶胞为MgxZn16‑xO16或CdxZn16‑xO16,其中x为0、1、2、3、4。

3.根据权利要求1所述的一种ZnO紫外光电探测器,其特征在于:所述p型低维ZnO纳米线结构层(5)的侧壁上沉积有Ag纳米颗粒(6)。

4.根据权利要求1所述的一种ZnO紫外光电探测器,其特征在于:所述上电极层(7)和所述下电极层(2)均采用Cr/Ni金属电极。

5.一种ZnO紫外光电探测器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、清洗ITO玻璃衬底(1);依次使用丙酮、无水乙醇、去离子水对ITO玻璃衬底(1)进行超声振荡清洗,使用氮气将清洗后的ITO玻璃衬底(1)吹干,并将ITO玻璃衬底(1)放置于无尘纸上;

S2、制备低维n型低维ZnO纳米线结构层(3);采用水热法制备n型低维ZnO纳米线结构层(3);

S3、将步骤S2中得到的n型低维ZnO纳米线结构层(3)转移到ITO玻璃衬底(1)上;

S4、制备Mg或Cd掺ZnO薄膜层(4);将上述带有n型低维ZnO纳米线结构层(3)的ITO玻璃衬底(1)放入磁控溅射真空腔中,采用直流‑射频共溅的磁控溅射方式制备Mg或Cd掺ZnO薄膜层(4);

S5、将制备好的Mg或Cd掺ZnO薄膜层(4)晶粒放入退火炉中以400‑500℃退火,高温区设置保温1‑2个小时;

S6、制备p型低维ZnO纳米线结构层(5);采用水热法制备p型低维ZnO纳米线结构层(5),并将p型低维ZnO纳米线结构层(5)设置在步骤S5制备的Mg或Cd掺ZnO薄膜层(4)上方;

S7、将带有步骤S7中制备好的p型低维ZnO纳米线结构层(5)的产品放置在磁控溅射真空腔内,采用直流磁控溅射方式将Ag纳米颗粒(6)沉积在所述p型低维ZnO纳米线结构层(5)的侧壁上;

S8、在不打开真空腔的环境下,在带有Ag纳米颗粒(6)的产品上制备上电机层(7)和下电极层(2),完成Mg或Cd掺ZnO薄膜层(4)作为中间层的ZnO紫外光电探测器的制备。

6.根据权利要求5所述的一种ZnO紫外光电探测器的制备方法,其特征在于,步骤S2中所述低维n型低维ZnO纳米线结构层(3)的制作过程包括以下步骤:S21、将六水硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O、九水合硝酸铝Al2(NO3)3·9H2O溶质加入氢氧化钠NaOH在量筒中搅拌溶解得到溶液A;

S22、向溶液A中加入柠檬酸三钠C6H5O7Na3·2H2O充分搅拌后得到溶液B;

S23、将溶液B转移至反应釜中密封后放入电热恒温干燥箱中进行水热反应得到溶液C;

S24、转移到培养皿中干燥处理得到Al掺ZnO的n型低维ZnO纳米线结构层(3)。

7.根据权利要求5所述的一种ZnO紫外光电探测器的制备方法,其特征在于:步骤S4中直流和射频共溅的磁控溅射方法所用靶材为Mg金属靶材和ZnO陶瓷靶,所述ZnO陶瓷靶上固定安装有铜金属背靶;

‑6 ‑6

溅射反应腔体真空度为2×10 至5×10 Torr,衬底温度为100‑180℃,工作压强为1‑

2Pa,溅射时间为100‑150分钟,直流溅射的功率为70‑90W,射频溅射的功率为100‑150W。

8.根据权利要求5所述的一种ZnO紫外光电探测器的制备方法,其特征在于:步骤S8中,制备所述上电极层(7)和所述下电极层(2)的沉积时间为10‑30分钟,电极厚度为80‑120nm。

9.根据权利要求5所述的一种ZnO紫外光电探测器的制备方法,其特征在于,步骤S6中低维p型低维ZnO纳米线结构层(5)的制作过程包括以下步骤:S61、将六水硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O、九水合硝酸铝Al2(NO3)3·9H2O溶质混合后添加硝酸铵NH4NO3得到溶液D;

S62、将氢氧化钠NaOH加入到溶液D中在量筒中搅拌溶解得到溶液E;

S63、将柠檬酸三钠C6H5O7Na3·2H2O加入到上述溶液E中充分溶解后得到溶液F;

S64、将溶液F移动至反应釜中密封后放入电热恒温干燥箱中进行水热反应得到反应后的溶液G;

S65、将步骤S64得到的溶液G转移到培养皿中干燥处理得到Al‑N共掺ZnO的p型低维ZnO纳米线结构层(5)。

10.根据权利要求5所述的一种ZnO紫外光电探测器的制备方法,其特征在于,在步骤S7中所述Ag纳米颗粒(6)采用直流磁控溅射的方式制备,采用纯度为99.99%的Ag金属靶材,‑6 ‑6反应腔体真空度设为2×10 至5×10 Torr,衬底温度为100‑180℃,工作压强为1‑2Pa,溅射时间为2‑5分钟,直流溅射的功率为70‑90W。