【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电探测，具体涉及一种in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料及其制备方法和紫外光电探测器。
技术介绍
1、紫外线是一种波段在10nm-400nm的电磁波，按照波长可以分为长波紫外线(uva)320nm-400nm，中波紫外线(uvb)280nm-320nm，短波紫外线(uvc)200nm-280nm，真空紫外(vuv)10nm-200nm。由于地球大气层中的臭氧对200nm-300nm波段紫外光几乎完全吸收，形成所谓的“日盲区”，因此紫外探测技术是继红外探测技术之后发展起来的又一军民两用的光电探测技术。高性能紫外探测器在军事、民用、医疗等领域具有广泛应用，可用于导弹追踪、紫外干扰、火灾监测预警、微生物检测等等。
2、禁带宽度大于2.5ev的宽禁带半导体材料，具有优秀的频段选择特性，可以有效屏蔽可见光以及红外光的出现，能够有效弥补基于si、gaas等窄带隙半导体紫外探测器需要配合滤光设备进行工作的劣势，为高性能紫外探测器的研究提供了全新动力。而且宽禁带半导体紫外光电探测器具有体积小、耗能低、可复现性强、稳定性高等特点，具有重要的实用价值。目前zno、znmgo、tio2、ga2o3、nio2等多种氧化物半导体以及金刚石等材料已经在紫外探测器中普遍应用。
3、氧化镓(ga2o3)在室温下带隙宽度为4.8ev-4.9ev，其带隙宽度对应的波长为253nm-258nm，正好位于日盲区，因此氧化镓是一种可以用作日盲型紫外探测器的理想材料。然而该材料却存在本征导电性差、响应速度慢等缺点，
4、钙钛矿材料具备带隙可调节、形貌易调控等优良特性，该材料在光电探测器领域发展迅速。然而pb毒性以及材料光学带隙小是制约铅卤钙钛矿光电探测器继续发展的障碍，因此宽带隙无铅钙钛矿光电探测器的探究成为研究的热点。铯铜卤化物cs3cu2i5采用cu离子对pb离子进行了替代，实现了无铅，该材料是带隙宽度约为3.8ev的直接带隙半导体，其带隙宽度对应的波长为320nm左右，可以用来制备高性能深紫外光电探测器。
5、随着科技的发展，研究具有更高的光电流、更低的暗电流和更快的响应/恢复速度的紫外光电探测器成为了紫外探测器研究的重点。为了制备性能更好的紫外探测器，异质复合材料经大量的实验和理论证明是一种简单且极为有效的方法，即通过协调两种材料的优点来改善单一材料的不足，实现器件性能的提升。
技术实现思路
1、为了改善单一材料的不足，实现紫外光电探测器件性能的提升，本专利技术提出了一种in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料及其制备方法和紫外光电探测器。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料，从下至上依次由衬底、in0.2ga1.8o3纳米薄膜和cs3cu2i5纳米薄膜组成；所述in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料的厚度为600nm～800nm。
4、本专利技术还提供一种in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
5、s1、将衬底依次置于丙酮、乙醇和去离子水中分别超声清洗，然后烘干；
6、s2、向去离子水中加入九水合硝酸镓、四水合硝酸铟、聚氧乙烯月桂醚和一水合柠檬酸，避光条件下搅拌后静置，得到in0.2ga1.8o3前驱体溶液；
7、s3、将csi粉末和cui粉末溶解于dmso与dmf的1:1混合溶剂中，避光条件下搅拌后过滤，得到cs3cu2i5前驱体溶液；
8、s4、在衬底表面旋涂in0.2ga1.8o3前驱体溶液并形成薄膜，然后烘干、冷却；重复上述旋涂、烘干和冷却步骤，然后烧结处理得到in0.2ga1.8o3纳米材料；
9、s5、在in0.2ga1.8o3纳米材料表面上继续旋涂cs3cu2i5前驱体溶液，并形成薄膜，在旋涂的后半程滴加反溶剂甲苯；对旋涂后的样品进行退火处理，在衬底上得到in0.2ga1.8o3和cs3cu2i5组成的复合纳米材料。
10、优选地，步骤s2中所述九水合硝酸镓、四水合硝酸铟、聚氧乙烯月桂醚和一水合柠檬酸的比例为(4.41～6.30)g：(0.56～1.68)g：(20～40)μl：(0.020～0.044)g，所述搅拌的温度为70℃～80℃，搅拌时间为20min～40min，所述静置时间为18h～30h。
11、优选地，步骤s3中所述csi粉末、cui粉末和混合溶剂的比例为(0.78～2.34)g：(0.38～1.14)g：(2～6)ml；所述搅拌的温度为50℃～75℃，搅拌时间为12h～14h；所述过滤使用0.22μm的滤头进行。
12、优选地，步骤s4中所述旋涂的转速为2500r/min～3500r/min，旋涂时间为25s～35s；所述烘干的温度为90℃～110℃，烘干时间为8min～12min；所述烧结温度为650℃～750℃，烧结时间为20min～40min。
13、优选地，步骤s4中所述的重复次数为7次～13次。
14、优选地，步骤s5中所述旋涂的转速为2000r/min～2500r/min，旋涂时间为50s～60s；所述反溶剂甲苯的用量为100μl～1200μl；所述退火温度为90℃～110℃，退火时间为50min～70min。
15、本专利技术还提供一种紫外光电探测器，包括光敏感层和au金属叉指电极，所述光敏感层为上述in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料或由上述制备方法制备而成的in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料。
16、优选地，所述au金属叉指电极的电极长度为0.8mm～1.2mm，电极间距为10μm～30μm，电极宽度为10μm～30μm，电极厚度为100nm～150nm。
17、一种上述紫外光电探测器的制备方法，包括如下步骤：
18、(1)在in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料表面旋涂一层正型光刻胶薄膜，然后前烘处理；
19、(2)将与au金属叉指电极结构互补的光刻掩膜板置于所述光刻胶薄膜上，紫外曝光，显影后去除曝光的光刻胶，后烘处理得到具有镂空叉指窗口的光刻胶薄膜；
20、(3)采用磁控溅射技术在镂空叉指窗口内得到au金属叉指电极，再将衬底放入丙酮中超声，未曝光的光刻胶连同其上的au层被剥离，洗去丙酮并烘干，即得到紫外光电探测器。
21、与现有技术相比，本专利技术的具体有益效果为：
22、由于in与ga同为v族元素，离子半径接近，因此基于in掺杂ga2o3的紫外探测器件在响应速度方面有一定的改善。
23、1.本专利技术采用三元铜基卤化物cs3cu2i5作为互补半导体与in0.2ga1.8o3复合，由于in与ga同为v族元素，离子半径接近，基于in掺杂ga2o3的紫外探测器本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种In0.2Ga1.8O3/Cs3Cu2I5复合纳米材料，其特征在于，从下至上依次由衬底、In0.2Ga1.8O3纳米薄膜和Cs3Cu2I5纳米薄膜组成；所述In0.2Ga1.8O3/Cs3Cu2I5复合纳米材料的厚度为600nm～800nm。
2.一种In0.2Ga1.8O3/Cs3Cu2I5复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的In0.2Ga1.8O3/Cs3Cu2I5复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述九水合硝酸镓、四水合硝酸铟、聚氧乙烯月桂醚和一水合柠檬酸的比例为(4.41～6.30)g：(0.56～1.68)g：(20～40)μL：(0.020～0.044)g，所述搅拌的温度为70℃～80℃，搅拌时间为20min～40min，所述静置时间为18h～30h。
4.根据权利要求2所述的In0.2Ga1.8O3/Cs3Cu2I5复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述CsI粉末、CuI粉末和混合溶剂的比例为(0.78～2.34)g：(0.38～1.14)g：(2～6)mL；
5.根据权利要求2所述的In0.2Ga1.8O3/Cs3Cu2I5复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述旋涂的转速为2500r/min～3500r/min，旋涂时间为25s～35s；所述烘干的温度为90℃～110℃，烘干时间为8min～12min；所述烧结温度为650℃～750℃，烧结时间为20min～40min。
6.根据权利要求2所述的In0.2Ga1.8O3/Cs3Cu2I5复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述的重复次数为7次～13次。
7.根据权利要求2所述的In0.2Ga1.8O3/Cs3Cu2I5复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述旋涂的转速为2000r/min～2500r/min，旋涂时间为50s～60s；所述反溶剂甲苯的用量为100μL～1200μL；所述退火温度为90℃～110℃，退火时间为50min～70min。
8.一种紫外光电探测器，其特征在于，包括光敏感层和Au金属叉指电极，所述光敏感层为权利要求1所述的In0.2Ga1.8O3/Cs3Cu2I5复合纳米材料或由权利要求2～7中任一项所述制备方法制备而成的In0.2Ga1.8O3/Cs3Cu2I5复合纳米材料。
9.根据权利要求8所述的紫外光电探测器，其特征在于，所述Au金属叉指电极的电极长度为0.8mm～1.2mm，电极间距为10μm～30μm，电极宽度为10μm～30μm，电极厚度为100nm～150nm。
10.一种如权利要求8或9所述的紫外光电探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料，其特征在于，从下至上依次由衬底、in0.2ga1.8o3纳米薄膜和cs3cu2i5纳米薄膜组成；所述in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料的厚度为600nm～800nm。
2.一种in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述九水合硝酸镓、四水合硝酸铟、聚氧乙烯月桂醚和一水合柠檬酸的比例为(4.41～6.30)g：(0.56～1.68)g：(20～40)μl：(0.020～0.044)g，所述搅拌的温度为70℃～80℃，搅拌时间为20min～40min，所述静置时间为18h～30h。
4.根据权利要求2所述的in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述csi粉末、cui粉末和混合溶剂的比例为(0.78～2.34)g：(0.38～1.14)g：(2～6)ml；所述搅拌的温度为50℃～75℃，搅拌时间为12h～14h；所述过滤使用0.22μm的滤头进行。
5.根据权利要求2所述的in0.2ga1.8o3/cs3cu2i5复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中所述旋涂的转速为2500r/mi...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟艳男，高玲，张晖，李晶，王兆欣，李井泉，丁长虹，栾爽，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军航空大学，
类型：发明
国别省市：
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