【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电探测器，具体涉及钒氧化物纳米带/硅异质结及其制备方法和在光电探测器中的应用。
技术介绍
1、光电探测器是一种将光信号转换为电信号的器件，在环境监测、生物传感、光通信等领域有着广泛应用。当前光电探测器研发朝向具备自驱(自供能)功能、柔性可穿戴、低制造成本等方向发展。光电探测器的关键技术指标包括光谱响应范围、响应速度(光电流上升、下降时间)和开关比等。
2、自供能光电探测器与光伏器件(太阳能电池)类似，实现光电转换的核心结构为异质结，最典型的例子就是第一代单晶硅太阳能电池中的pn结。然而硅是一种间接带隙半导体材料，光吸收效率不高，降低了硅基光电探测器和光伏器件的性能。而且制备硅pn结往往需要经历高温、离子注入等高能耗工序，因此近期出现了用高功函数的过渡金属氧化物替代p型硅掺杂层的研究思路。
3、五氧化二钒(v2o5)是一种典型的高功函数过渡金属氧化物，具有直接光学带隙，光吸收效率高。与其成分接近的v2ox薄膜与硅结合构造的太阳能电池光电转换效率接近20％。结型光电探测器方面，high-performance p–nheterojunction photodetectors based onv2o5 nanorods by spray pyrolysis公开了采用喷雾热解法制备的五氧化二钒与p型硅结合，响应时间在百毫秒量级，但是自供能现象未提及；interfacial engineering to boostphotoresponse performance and stability ofv
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了钒氧化物纳米带/硅异质结及其制备方法和在光电探测器中的应用，钒氧化物纳米带/硅异质结构的设计和制造同时克服了当前五氧化二钒/硅异质结光电探测性能和制备技术方面存在的缺陷，为制造高性能光电探测器提供了解决方案。
2、针对当前五氧化二钒/硅异质结性能和制备技术方面存在的不足，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术首先提供了一种无需真空条件就能够制备钒氧化物纳米带的方法，然后将纳米带与普通单晶硅集成构建异质结，普通单晶硅未做表面光陷阱与甲基钝化处理。该纳米带化学组分与五氧化二钒接近，每一根都是单晶，能与硅紧密贴合，从而在硅表面形成均匀致密的薄膜；将本申请的钒氧化物纳米带/硅异质结组装光电探测器进行测量时，光响应时间达到毫秒量级，并具有自供能特性，实现了高性能光电探测器核心结构的低耗、安全制备；克服了现有技术的五氧化二钒/硅异质结要么不具有自供能特性、要么需要对单晶硅进行繁杂处理而存在的技术缺陷。其中，本专利技术文中所述的没有施加外部偏压和0v偏压即为自供能特性。
4、钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，包括以下步骤：
5、采用水热法得到钒氧化物纳米带分散液，此处的制备方法为申请人在实验室经过研究后首次发现，与现有技术的制备方法不同，且获得的产物为钒氧化物纳米带；
6、将单面抛光硅进行清洗干燥处理，得到处理单面抛光硅；
7、将钒氧化物纳米带分散液滴涂于处理单面抛光硅的抛光面上，烘干至恒重后，重复滴涂干燥操作，然后经退火处理，得到钒氧化物纳米带/硅异质结；退火处理目的是去除纳米带中的结晶水，提高其结晶性，从而提高其电学性能和稳定性。
8、优选的，所述水热法的具体步骤为：
9、将五氧化二钒粉末加入至纯水中搅拌得到前驱体溶液，再将前驱体溶液于180±5℃下水热反应24±1h后，自然冷却至室温，得到钒氧化物纳米带分散液；
10、其中，五氧化二钒粉末与纯水的质量比为1×10-3：4。
11、优选的，所述单面抛光硅选自厚度为450±10μm的n型100单面抛光硅；选择n型单晶si是因为其具有合适的能带结构、少数载流子寿命高、无光致退化以及成熟的加工技术。
12、优选的，所述清洗干燥的方法为：将单面抛光硅依次在丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗10±5min后，采用氮气干燥，去除硅表面的有机物。
13、优选的，所述退火处理旳条件为：于450±50℃下退火2±1h，退火条件为400℃、1h或500℃、3h或450℃、2h。
14、优选的，所述退火处理旳条件为：于450℃下退火2h，此为最佳的退火条件。
15、本专利技术还保护了上述制备方法制得的钒氧化物纳米带/硅异质结，所述钒氧化物纳米带/硅异质结为：于硅片上形成致密的钒氧化物纳米带薄膜。
16、优选的，所述钒氧化物纳米带薄膜的厚度为2-3μm，薄膜太薄会导致薄膜不连续，银浆电极渗透与硅直接相连；太厚会导致光无法透过纳米带薄膜使异质结失效。
17、本专利技术还保护了钒氧化物纳米带/硅异质结在制备光电探测器中的应用。
18、优选的，所述应用方法为：
19、在钒氧化物纳米带薄膜表面制作银电极，然后烘干至恒重；将铝胶带粘贴至单面抛光硅基板的背面作为背电极，将铝胶带与银电极电性连接，得到光电探测器；
20、其中，在钒氧化物纳米带薄膜表面制作银电极的方法为：将银浆点在干燥的纳米带膜上，并在60℃下干燥30min。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
22、(1)本专利技术的钒氧化物纳米带/硅异质结中，二维的钒氧化物纳米带在硅片表面铺展开，通过范德瓦尔斯力与硅片紧密结合，钒氧化物纳米带结晶性好、能与硅表面紧密贴合而形成高质量的异质结，从而使相应光电探测器性能大幅提升。
23、(2)本专利技术制备纳米带以及光电探测器的方法具有成本低、安全、简单的优点，整个制备过程不涉及真空、特殊气氛等条件和危险化学试剂。
24、(3)利用本专利技术制备方法制备的光电探测器，具有宽光谱响应、响应速度快、自供能特点。
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1.钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，其特征在于，所述水热法的具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，其特征在于，所述单面抛光硅选自厚度为450±10μm的n型100单面抛光硅。
4.根据权利要求1所述的钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，其特征在于，所述清洗干燥的方法为：将单面抛光硅依次在丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗10±5min后，采用氮气干燥。
5.根据权利要求1所述的钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，其特征在于，所述退火处理旳条件为：于450±50℃下退火2±1h。
6.根据权利要求1所述的钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，其特征在于，所述退火处理旳条件为：于450℃下退火2h。
7.一种权利要求1-6任一项所述制备方法制得的钒氧化物纳米带/硅异质结，其特征在于，所述钒氧化物纳米带/硅异质结为：于硅片上形成致密的钒氧化物纳米带薄膜。
8.根据权利要求7所述的钒氧
9.一种权利要求7所述的钒氧化物纳米带/硅异质结在制备光电探测器中的应用。
10.根据权利要求9所述的钒氧化物纳米带/硅异质结在制备光电探测器中的应用，其特征在于，所述应用方法为：
...【技术特征摘要】
1.钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，其特征在于，所述水热法的具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，其特征在于，所述单面抛光硅选自厚度为450±10μm的n型100单面抛光硅。
4.根据权利要求1所述的钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，其特征在于，所述清洗干燥的方法为：将单面抛光硅依次在丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗10±5min后，采用氮气干燥。
5.根据权利要求1所述的钒氧化物纳米带/硅异质结的制备方法，其特征在于，所述退火处理旳条件为：于450±50℃...
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