本發(fā)明涉及一種紫外光電探測(cè)器，更具體的說(shuō)是涉及一種基于納米材料肖特基結(jié)的紫外光電探測(cè)器。
背景技術(shù)：
光電探測(cè)器是一種能夠?qū)⒐廨椛滢D(zhuǎn)換成電量的器件，它利用這個(gè)特性可以進(jìn)行顯示及控制的功能。紫外光電探測(cè)器是探測(cè)紫外光一種器件，它在人們的日常生活甚至軍事方面都起了很大的作用。在生活上，它可用于紫外凈水處理中的紫外線(xiàn)測(cè)量、燃燒工程以及火焰探測(cè)等領(lǐng)域，而且在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和生物等領(lǐng)域紫外探測(cè)器同樣是必不可少的儀器。軍事上，紫外探測(cè)器同樣有著很大作用，紫外探測(cè)技術(shù)可用于紫外告警、紫外通訊、紫外制導(dǎo)、紫外干擾等領(lǐng)域。所以，很多國(guó)家都對(duì)紫外探測(cè)器進(jìn)行了大量的研究，以防止在軍事上受到威脅。
由于紫外光能量較其他的能量大，于是寬禁帶半導(dǎo)體材料氧化鋅具有卓越的物理特性和潛在的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，用它們作為器件在高功率、高溫、高頻和短波長(zhǎng)應(yīng)用方面具有比硅、氮化鎵等器件優(yōu)越的多的特性，使得它們?cè)谧贤馓綔y(cè)領(lǐng)域有更好的發(fā)展前景。但是氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的光電探測(cè)器受納米結(jié)構(gòu)表面載流子耗盡層影響從而導(dǎo)致探測(cè)速度會(huì)變慢。
石墨烯，一種由碳原子組成六角型呈蜂巢晶格的單原子層薄膜是目前最炙手可熱的材料之一，由于它具有很多優(yōu)良的物理性能，例如高導(dǎo)電性、超高遷移率和高透明性，所以石墨烯搭配各種氧化鋅納米結(jié)構(gòu)已成功地制成了高效率的光伏器件、高靈敏度的氣體傳感器、透明和靈敏的場(chǎng)致發(fā)射體以及超級(jí)電容器。盡管這些方面有一定的進(jìn)展，但石墨烯修飾氧化鋅納米結(jié)構(gòu)的紫外光電探測(cè)器卻沒(méi)有被研究。。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種成本低、無(wú)污染、響應(yīng)速度快、且光探測(cè)能力強(qiáng)的基于雙層或三層氮摻雜石墨烯/二氧化鈦納米管陣列肖特基結(jié)的紫外光電探測(cè)器。
本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明基于雙層或三層氮摻雜石墨烯/二氧化鈦納米管陣列肖特基結(jié)的紫外光電探測(cè)器，其特點(diǎn)是：以P-型硅基底層作為襯底，在所述P-型硅基底層的上表面沿垂直方向生長(zhǎng)有二氧化鈦納米管陣列，在所述二氧化鈦納米管陣列的上表面覆蓋有絕緣層，所述絕緣層的面積為所述二氧化鈦納米管陣列的面積的1/4到1/3，所述絕緣層的邊界不超出所述二氧化鈦納米管陣列的邊界；在所述絕緣層上覆蓋有雙層或三層氮摻雜石墨烯，所述雙層或三層氮摻雜石墨烯一部分與所述絕緣層接觸，剩余部分覆蓋在所述二氧化鈦納米管陣列上，所述雙層或三層氮摻雜石墨烯的邊界不超出所述二氧化鈦納米管陣列的邊界；在雙層或三層氮摻雜石墨烯上設(shè)置有金屬電極層，所述金屬電極層與所述雙層或三層氮摻雜石墨烯呈歐姆接觸，所述金屬電極層的邊界不超出所述絕緣層的邊界。
本發(fā)明基于雙層或三層氮摻雜石墨烯/二氧化鈦納米管陣列肖特基結(jié)的紫外光電探測(cè)器，其特點(diǎn)也在于：所述金屬電極層為銀漿電極或金漿電極；所述金屬電極層的厚度為10～30μm。
所述P-型硅基底層采用電阻率為0.0002～0.001Ω/cm的P-型重?fù)诫s硅片。
所述絕緣層為絕緣膠帶。
所述二氧化鈦納米管陣列中各二氧化鈦納米管的直徑為200nm～1000nm。
本發(fā)明基于雙層或三層氮摻雜石墨烯/二氧化鈦納米管陣列肖特基結(jié)的紫外光電探測(cè)器的制備方法，其特點(diǎn)是按如下步驟進(jìn)行：
a、取電阻率為0.0002～0.001Ω/cm的P-型重?fù)诫s硅片作為P-型硅基底層，在真空管式爐中，在1000℃的溫度條件下，以純度為99.99％～99.999％的氧化鋅粉末和純度為99.9％～99.99％的石墨粉作為原料，在所述P-型硅基底層上制備二氧化鈦納米管陣列，自然冷卻至室溫后，取出生長(zhǎng)有二氧化鈦納米管陣列的P-型硅基底層；
b、用絕緣膠帶作為絕緣層粘貼覆蓋步驟a生長(zhǎng)的二氧化鈦納米管陣列面積的1/4到1/3；
c、在步驟b所制備的絕緣層上鋪設(shè)雙層或三層氮摻雜石墨烯，所述雙層或三層氮摻雜石墨烯一部分與所述絕緣層接觸，剩余部分覆蓋在所述二氧化鈦納米管陣列上，所述雙層或三層氮摻雜石墨烯的邊界不超出所述二氧化鈦納米管陣列的邊界；
d、在雙層或三層氮摻雜石墨烯上涂抹金屬電極層，所述金屬電極層的邊界不超出所述絕緣層的邊界。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
1、本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于雙層或三層氮摻雜石墨烯/二氧化鈦納米管陣列肖特基結(jié)的紫外光電探測(cè)器，成本低、無(wú)污染、光探測(cè)能力強(qiáng)，且工藝簡(jiǎn)單、適合大規(guī)模生產(chǎn)，為石墨烯和氧化鋅納米結(jié)構(gòu)在紫外光電探測(cè)器領(lǐng)域中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；
2、本發(fā)明紫外光電探測(cè)器引入雙層或三層氮摻雜石墨烯替代傳統(tǒng)光電探測(cè)器中的金屬薄層，避免了使用電子束鍍膜以及磁控濺射等大型儀器設(shè)備，降低了制備成本；
3、本發(fā)明充分利用了二氧化鈦納米管陣列結(jié)構(gòu)所具有的大的陷光效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，克服了傳統(tǒng)的采用薄膜的光電探測(cè)器的反射大缺點(diǎn)，避免了使用減反射層帶來(lái)的額外成本的增加。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明基于雙層或三層氮摻雜石墨烯/二氧化鈦納米管陣列肖特基結(jié)的紫外光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)：1P-型硅基底層；2二氧化鈦納米管陣列；3絕緣層；4雙層或三層氮摻雜石墨烯；5金屬電極層。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例基于雙層或三層氮摻雜石墨烯/二氧化鈦納米管陣列肖特基結(jié)的紫外光電探測(cè)器具有如下結(jié)構(gòu)：以P-型硅基底層1作為襯底，在P-型硅基底層1的上表面沿垂直方向生長(zhǎng)有二氧化鈦納米管陣列2，在二氧化鈦納米管陣列2的上表面覆蓋有絕緣層3，絕緣層3的面積為二氧化鈦納米管陣列2的面積的1/4到1/3，絕緣層3的邊界不超出二氧化鈦納米管陣列2的邊界；在絕緣層3上覆蓋有雙層或三層氮摻雜石墨烯4，雙層或三層氮摻雜石墨烯4一部分與絕緣層3接觸，剩余部分覆蓋在二氧化鈦納米管陣列2上，雙層或三層氮摻雜石墨烯4的邊界不超出二氧化鈦納米管陣列2的邊界；在雙層或三層氮摻雜石墨烯4上設(shè)置有金屬電極層5，金屬電極層5與雙層或三層氮摻雜石墨烯4呈歐姆接觸，金屬電極層5的邊界不超出絕緣層3的邊界。
本實(shí)施例中基于雙層或三層氮摻雜石墨烯/二氧化鈦納米管陣列肖特基結(jié)的紫外光電探測(cè)器的制備方法是按如下步驟進(jìn)行：
a、取電阻率為0.0005Ω/cm的P-型重?fù)诫s硅片作為P-型硅基底層1，在真空管式爐中，在1000℃的溫度條件下，以純度為99.999％的氧化鋅粉末和純度為99.9％的石墨粉作為原料，在P-型硅基底層1上制備二氧化鈦納米管陣列2，自然冷卻至室溫后，取出生長(zhǎng)有二氧化鈦納米管陣列2的P-型硅基底層1；二氧化鈦納米管陣列2中各二氧化鈦納米管的直徑為400nm。
選擇電阻率小的P-型重?fù)诫s硅片是為了保證其與二氧化鈦納米管陣列形成歐姆接觸，電阻率越小效果越好。0.0002～0.001Ω/cm的范圍是綜合考慮各因素的最優(yōu)范圍。
b、用絕緣膠帶作為絕緣層3粘貼覆蓋步驟a生長(zhǎng)的二氧化鈦納米管陣列2面積的1/4；
c、在步驟b所制備的絕緣層3上鋪設(shè)雙層或三層氮摻雜石墨烯4，雙層或三層氮摻雜石墨烯4的面積大于絕緣層3的面積，雙層或三層氮摻雜石墨烯4一部分與絕緣層3接觸，剩余部分覆蓋在所述二氧化鈦納米管陣列2上，雙層或三層氮摻雜石墨烯4的邊界不超出所述二氧化鈦納米管陣列2的邊界；雙層或三層氮摻雜石墨烯與二氧化鈦納米管陣列2直接接觸形成肖特基結(jié)。
d、在雙層或三層氮摻雜石墨烯4上涂抹銀漿電極，銀漿電極的邊界不超出絕緣層3的邊界，此處也可涂抹金漿電極或其它與雙層或三層氮摻雜石墨烯呈歐姆接觸的電極作為金屬電極層5。
絕緣層3的目的是保證金屬電極層5不會(huì)透過(guò)雙層或三層氮摻雜石墨烯4與二氧化鈦納米管陣列2接觸，以導(dǎo)致器件失效。