一种复合纳米线及其制备方法与光电探测器技术

本发明专利技术公开一种复合纳米线及其制备方法与光电探测器，涉及光电材料及光电器件技术领域，所述复合纳米线具有核壳结构，所述复合纳米线的核材料包括碘化铅纳米线，所述复合纳米线的壳材料包括有机分子插层的碘化铅。本发明专利技术中有机分子插层的碘化铅相比碘化铅纳米线具有更宽的带隙，同时核壳结构的复合纳米线中碘化铅纳米线与有机分子插层的碘化铅这两种半导体材料形成范德华异质结，由于两种半导体材料之间带隙的差异和能带位置的差异，界面形成很强的层间激子跃迁，通过层间激子的跃迁可以有效克服半导体本征带隙的限制，实现超越半导体带隙的宽波段光响应。体带隙的宽波段光响应。体带隙的宽波段光响应。

【技术实现步骤摘要】
一种复合纳米线及其制备方法与光电探测器


[0001]本专利技术涉及光电材料及光电器件
，尤其涉及一种复合纳米线及其制备方法与光电探测器。

技术介绍

[0002]随着半导体光电技术的发展，光电薄膜材料引起了人们的广泛关注，碘化铅由于具有电阻率高、载流子平均自由程大等特点，作为光电转换材料被广泛应用于光电探测器。光电探测器的光探测响应波段受到光电转换材料本身禁带宽度的限制，通常只对能带附近能量的光产生较好的响应，而碘化铅的禁带宽度只有2.5eV，光谱响应范围较窄，因此需要拓展基于碘化铅的光电探测器的光谱响应范围，以使其能够对不同波段波长产生响应即具有宽波段响应，进而更好地应用在成像、通信、遥感、军事、医学等领域。
[0003]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种复合纳米线及其制备方法与光电探测器，旨在解决现有碘化铅的光谱响应范围较窄的问题。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术的第一方面，提供一种复合纳米线，其中，所述复合纳米线具有核壳结构，所述复合纳米线的核材料包括碘化铅纳米线，所述复合纳米线的壳材料包括有机分子插层的碘化铅。
[0007]可选地，所述有机分子包括N，N
‑
二甲基甲酰胺分子。
[0008]本专利技术的第二方面，提供一种本专利技术如上所述的复合纳米线的制备方法，其中，包括步骤：
[0009]将碘化铅粉末和有机溶剂进行混合，在预设温度下加热预设时间，得到碘化铅溶液；
[0010]在30
‑
90℃的温度下，向所述碘化铅溶液中加入水，搅拌后，得到碘化铅悬浊液；
[0011]将所述碘化铅悬浊液进行静置，得到所述复合纳米线。
[0012]可选地，所述预设温度为50
‑
100℃，所述预设时间为30
‑
120min。
[0013]可选地，所述碘化铅粉末和所述有机溶剂的比例为(100
‑
500)mg:(1
‑
10)mL。
[0014]可选地，所述有机溶剂与所述水的体积比为(1
‑
10):(0.1
‑
1)。
[0015]可选地，所述有机溶剂包括N，N
‑
二甲基甲酰胺。
[0016]可选地，所述将所述碘化铅悬浊液进行静置，得到所述复合纳米线的步骤具体包括：
[0017]将所述碘化铅悬浊液进行静置后，取上层清液；
[0018]将所述上层清液旋涂到基板上，在所述基板上得到所述复合纳米线。
[0019]本专利技术的第三方面，提供一种光电探测器，其中，包括基底、设置在所述基底上的
光电转换层以及间隔设置在所述光电转换层上的第一电极和第二电极；其中，所述光电转换层包括本专利技术如上所述的复合纳米线。
[0020]本专利技术的第四方面，提供一种光电探测器的制备方法，其中，包括步骤：
[0021]提供基底；
[0022]在所述基底上形成光电转换层；其中，所述光电转换层包括本专利技术如上所述的复合纳米线；
[0023]在所述光电转换层上形成间隔设置的第一电极和第二电极。
[0024]有益效果：本专利技术中有机分子插层的碘化铅相比碘化铅纳米线具有更宽的带隙，同时核壳结构的复合纳米线中碘化铅纳米线与有机分子插层的碘化铅这两种半导体材料形成范德华异质结，由于两种半导体材料之间带隙的差异和能带位置的差异，界面形成很强的层间激子跃迁，通过层间激子的跃迁可以有效克服半导体本征带隙的限制，实现超越半导体带隙的宽波段光谱响应。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例中复合纳米线的能带结构及能量转移示意图。
[0026]图2为本专利技术实施例中光电探测器的结构示意图。
[0027]图3中(a)为本专利技术实施例1中制备得到的复合纳米线的光学照片；(b)为本专利技术实施例2中制备得到的复合纳米线的光学照片；(c)为本专利技术实施例3中制备得到的复合纳米线的光学照片；(d)为本专利技术实施例4中制备得到的复合纳米线的光学照片。
[0028]图4中(a)为本专利技术实施例4中制备得到的复合纳米线的截面SEM图，(b)为(a)中方框区域的放大图。
[0029]图5中(a)为本专利技术实施例4中制备得到的复合纳米线截面的中心区域的拉曼光谱图；(b)为本专利技术实施例4中制备得到的复合纳米线截面的边缘区域的拉曼光谱图。
[0030]图6为本专利技术实施例2中制备得到的复合纳米线截面的边缘区域的单晶衍射原子结构示意图，其中(a)为a、b轴方向，(b)为b、c轴方向。
[0031]图7为本专利技术实施例1中制备得到的复合纳米线的吸收光谱图。
[0032]图8为本专利技术实施例5中制备得到的光电探测器的光谱响应图。
[0033]图9为本专利技术实施例5中制备得到的光电探测器在365nm光下的响应速度结果图。
[0034]图10为本专利技术实施例5中制备得到的光电探测器在1064nm光下的响应速度结果图。
具体实施方式
[0035]本专利技术提供一种复合纳米线及其制备方法与光电探测器，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0037]本专利技术实施例提供一种复合纳米线，其中，所述复合纳米线具有核壳结构，所述复
合纳米线的核材料包括碘化铅纳米线，所述复合纳米线的壳材料包括有机分子插层的碘化铅。
[0038]碘化铅具有层状微观结构，与一般的分子插层不同，本实施例中有机分子插入碘化铅层间的同时有机分子与碘化铅通过化学键(Pb
‑
O键)结合形成有机分子插层的碘化铅，将有机分子插入碘化铅层间并通过化学键结合可改变碘化铅原子间距，使得碘化铅的带隙打开，从而增大碘化铅的带隙。因此，有机分子插层的碘化铅具有比碘化铅纳米线更宽的带隙。同时核壳结构的复合纳米线中碘化铅纳米线与有机分子插层的碘化铅这两种半导体材料形成范德华异质结，由于两种半导体材料之间带隙的差异和能带位置的差异，界面形成很强的层间激子跃迁，通过层间激子的跃迁可以有效克服半导体本征带隙的限制，实现超越半导体带隙的宽波段光谱响应。此外，层间激子的形成还可为光激发的电子和空穴分离到不同层中提供驱动力。
[0039]在一些实施方式中，所述有机分子包括N，N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)分子。即所述复合纳米线具有核壳结构，所述复合纳米线的核材料包括碘化铅纳米线，所述复合纳米线的壳材料包括DMF分子插层的碘化铅。
[0040]如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合纳米线，其特征在于，所述复合纳米线具有核壳结构，所述复合纳米线的核材料包括碘化铅纳米线，所述复合纳米线的壳材料包括有机分子插层的碘化铅。2.根据权利要求1所述的复合纳米线，其特征在于，所述有机分子包括N，N
‑
二甲基甲酰胺分子。3.一种如权利要求1
‑
2任一项所述的复合纳米线的制备方法，其特征在于，包括步骤：将碘化铅粉末和有机溶剂进行混合，在预设温度下加热预设时间，得到碘化铅溶液；在30
‑
90℃的温度下，向所述碘化铅溶液中加入水，搅拌后，得到碘化铅悬浊液；将所述碘化铅悬浊液进行静置，得到所述复合纳米线。4.根据权利要求3所述的复合纳米线的制备方法，其特征在于，所述预设温度为50
‑
100℃，所述预设时间为30
‑
120min。5.根据权利要求3所述的复合纳米线的制备方法，其特征在于，所述碘化铅粉末与所述有机溶剂的比例为(100
‑
500)mg:(1
‑
10)mL。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪国平，张豫鹏，黎德龙，龚佑宁，陈昊，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：