基于异质结的高效光电探测器及其异质结的制备方法技术

本申请涉及基于异质结的高效光电探测器及其异质结的制备方法，具体而言，涉及光电探测器领域；光电探测器包括：电解质槽、参比电极、对电极和基于异质结的工作电极；由于本申请的光电探测器的异质结中的铋系列化合物薄膜上的二硫化锡结构垂直排列，则使得二硫化锡结构具有较大的比表面积，并且与铋系列化合物薄膜形成范德瓦尔斯异质结，进而使得在进行光电检测的时候，加快光生载流子的分离和传输，从而提高本申请的光电探测器的光电响应，并且从而使得本申请的光电探测器的检测准确率和灵敏度都得到较大的提高，进而使得本申请的光电探测器可以应用在需求高灵敏度和高准确率的应用环境中。的应用环境中。的应用环境中。

【技术实现步骤摘要】
基于异质结的高效光电探测器及其异质结的制备方法


[0001]本申请涉及光电探测器领域，具体而言，涉及一种基于异质结的高效光电探测器及其异质结的制备方法。

技术介绍

[0002]光电检测是将光信号转换成电信号的过程，其在诸如感测、通信和光谱的技术应用中起着至关重要的作用。现有技术中的过渡金属二硫化物具有较高的载流子迁移率、较强的光
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物质相互作用和较大的比表面积，具有更快的电子
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空穴对的分离和传输效率，适用于PEC型光电探测器。
[0003]但是，现有技术中的光电探测器由于结构或者材料的影响，使得现有技术中的光电探测器的光电性能较差，且光电响应较低，进而使得现有技术中的光电探测器准确率和灵敏度不足，难以应用在需求高灵敏度和高准确率的应用环境中。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种基于异质结的高效光电探测器及其异质结的制备方法，以解决现有技术中的光电探测器由于结构或者材料的影响，使得现有技术中的光电探测器的光电性能较差，且光电响应较低，进而使得现有技术中的光电探测器准确率和灵敏度不足，难以应用在需求高灵敏度和高准确率的应用环境中的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供一种基于异质结的高效光电探测器，光电探测器包括：电解质槽、参比电极、对电极和基于异质结的工作电极；电解质槽中设置有电解液，参比电极、工作电极和对电极依次设置在电解质槽表面，且参比电极、工作电极和对电极均延伸到电解液中，其中，工作电极包括：基底、铋系列化合物薄膜和二硫化锡结构；基底的一侧设置有铋系列化合物薄膜，铋系列化合物薄膜远离基底的一侧垂直排列有二硫化锡结构；工作电极深入电解液中的一端与电解质槽上的透光窗口相对。
[0007]可选地，该铋系列化合物薄膜的材料包括碲化铋和硒化铋中任意一种。
[0008]可选地，该基底的厚度为0.5mm
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0.8mm，长度为85mm
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120mm，宽度85mm
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120mm。
[0009]可选地，该参比电极的材料为银
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氯化银。
[0010]可选地，该对电极的材料为铂。
[0011]第二方面，本申请提供一种基于异质结的高效光电探测器的异质结的制备方法，方法包括：
[0012]在石英管内部的设置铋系列化合物和基底；
[0013]将石英管内铋系列化合物对应的区域加热到预设第一温度，并使用氩气从铋系列化合物方向吹向基底位置，在基底上沉积得到铋系列化合物薄膜；
[0014]将SnCl4
·
5H2O和硫粉依次设置在石英管内部的基底的一侧；
[0015]将石英管加热到预设第二温度，使用氩气从硫粉方向向铋系列化合物基底方向通气，使得基底上的铋系列化合物薄膜表面沉积形成二硫化锡结构。
[0016]可选地，该在石英管内部的设置铋系列化合物和基底的步骤之后还包括：
[0017]使用真空泵将石英管内的压强抽至100Pa以下；
[0018]使用氩气从铋系列化合物方向吹向基底位置吹5分钟。
[0019]可选地，该将SnCl4
·
5H2O和硫粉依次设置在石英管内部的基底的一侧的步骤之后还包括：
[0020]使用真空泵将石英管内的压强抽至100Pa以下；
[0021]使用氩气从硫粉方向向铋系列化合物基底方向通气5分钟。
[0022]可选地，该预设第一温度450℃～550℃，预设第二温度为200℃～450℃。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]本申请提供的基于异质结的高效光电探测器，光电探测器包括：电解质槽、参比电极、对电极和基于异质结的工作电极；电解质槽中设置有电解液，参比电极、工作电极和对电极依次设置在电解质槽表面，且参比电极、工作电极和对电极均延伸到电解液中，其中，工作电极包括：基底、铋系列化合物薄膜和二硫化锡结构；基底的一侧设置有铋系列化合物薄膜，铋系列化合物薄膜远离基底的一侧垂直排列有二硫化锡结构；工作电极深入电解液中的一端与电解质槽上的透光窗口相对；由于本申请的光电探测器的异质结中的铋系列化合物薄膜上的二硫化锡结构垂直排列，则使得二硫化锡结构具有较大的比表面积，并且与铋系列化合物薄膜形成范德瓦尔斯异质结，进而使得在检测光信号的时候，加快光生载流子的分离和传输，从而提高本申请的光电探测器的光电响应，并且从而使得本申请的光电探测器的检测准确率和灵敏度都得到较大的提高，进而使得本申请的光电探测器可以应用在需求高灵敏度和高准确率的应用环境中。
[0025]本申请提供的基于异质结的高效光电探测器的异质结的制备方法，方法包括：在石英管内部的设置铋系列化合物和基底；将石英管内铋系列化合物对应的区域加热到预设第一温度，并使用氩气从铋系列化合物方向吹向基底位置，在基底上沉积得到铋系列化合物薄膜；将SnCl4
·
5H2O和硫粉依次设置在石英管内部的基底的一侧；将石英管加热到预设第二温度，使用氩气从硫粉方向向铋系列化合物基底方向通气，使得基底上的铋系列化合物薄膜表面沉积形成二硫化锡结构，即本申请使用上述简单的步骤制备得到的光电探测器的异质结，由于本申请的光电探测器的异质结中的铋系列化合物薄膜上的二硫化锡结构垂直设置，则使得二硫化锡结构具有较大的比表面积，并且与铋系列化合物薄膜形成范德瓦尔斯异质结，进而使得在检测光信号的时候，加快光生载流子的分离和传输，从而提高本申请的光电探测器的光电响应。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]图1为本专利技术一实施例提供的一种基于异质结的高效光电探测器的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术一实施例提供的一种基于异质结的高效光电探测器的异质结的结构示意图；
[0029]图3为本专利技术一实施例提供的一种基于异质结的高效光电探测器的异质结的制备方法的流程示意图；
[0030]图4为本专利技术一实施例提供的另一种基于异质结的高效光电探测器的异质结的制备方法的流程示意图；
[0031]图5为本专利技术一实施例提供的另一种基于异质结的高效光电探测器的异质结的制备方法的流程示意图；
[0032]图6为Bi2Te3、SnS2及SnS2/Bi2Te3异质结的拉曼光谱；
[0033]图7为Bi2Se3、SnS2及SnS2/Bi2Se3异质结的拉曼光谱图；
[0034]图8是本专利技术制得的基于SnS2/Bi2X3异质结的PEC型光电探测器在
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0.1V偏压下的随着光照亮/暗变化的光电流密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于异质结的高效光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括：电解质槽、参比电极、对电极和基于异质结的工作电极；所述电解质槽中设置有电解液，所述参比电极、所述工作电极和对电极依次设置在所述电解质槽表面，且所述参比电极、所述工作电极和对电极均延伸到所述电解液中，其中，所述工作电极包括：基底、铋系列化合物薄膜和二硫化锡结构；所述基底的一侧设置有所述铋系列化合物薄膜，所述铋系列化合物薄膜远离所述基底的一侧垂直排列有所述二硫化锡结构；所述工作电极深入所述电解液中的一端与所述电解质槽上的透光窗口相对。2.根据权利要求1所述的基于异质结的高效光电探测器，其特征在于，所述铋系列化合物薄膜的材料包括碲化铋和硒化铋中任意一种。3.根据权利要求2所述的基于异质结的高效光电探测器，其特征在于，所述基底的厚度为0.5mm
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0.8mm，长度为85mm
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120mm，宽度85mm
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120mm。4.根据权利要求3所述的基于异质结的高效光电探测器，其特征在于，所述参比电极的材料为银
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氯化银。5.根据权利要求4所述的基于异质结的高效光电探测器，其特征在于，所述对电极的材料为铂。6.一种基于异质结的高效光电探测器的异质结的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐新龙，罗铭威，周译玄，黄媛媛，卢春辉，刘玉琪，韩涛涛，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：