[0032] 下面结合实施例和附图对本发明做进一步的解释。
[0033] 实施例1
[0034] 一种Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结光电探测器的制备方法,在FTO导电玻璃上涂覆一层Ga2O3籽晶层,采用水热法在Ga2O3籽晶层上生长GaOOH纳米柱阵列,并加入铜盐溶液水浴生长Cu2O纳米晶,形成Cu2O/GaOOH纳米核壳结构纳米阵列。还包括在Cu2O/GaOOH纳米核壳结构纳米阵列上涂覆银电极。
[0035] Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结光电探测器的制备方法的具体步骤如下:
[0036] (1)FTO导电玻璃衬底预处理:分别用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗10 min,然后在烘箱中干燥;
[0037] (2)籽晶层溶液的配制:取18μL乙醇胺、0.0741g的异丙醇镓、2.98mL 的乙二醇甲醚分别加入5mL的烧杯中,60℃水浴加热60min,冷却后置于冰箱中备用;
[0038] (3)籽晶层的制备:将步骤1)处理后的FTO导电玻璃衬底固定于匀胶/烘胶机的匀胶样品台上,滴入一定量的0.1M Ga2O3籽晶层溶液,在转速为3000r/min 的条件下,旋涂15秒。在烘胶机上烘干后,置于烘箱中300℃保温30min,再 500℃保温60min。
[0039] (4)羟基氧化镓纳米柱阵列的制备:将覆盖有Ga2O3籽晶层的FTO导电玻璃衬底置于0.15g/30mL Ga(NO3)3生长溶液中,在不锈钢高压反应釜内150℃生长 2小时得到GaOOH纳米柱阵列,如图2所示为GaOOH纳米柱阵列的扫描电镜图。
[0040] (5)配制硝酸铜溶液:取0.4832g硝酸铜加入到40mL的去离子水中,搅拌 10分钟,充分溶解。
[0041] (6)生长Cu2O纳米晶:将覆盖有氧化镓纳米柱阵列的FTO导电玻璃斜靠在含有硝酸铜溶液的烧杯内壁,先加入1.699mL的78%的三乙醇胺溶液,再缓慢加入242.5μL的80%的水合肼溶液,滴完后,静置30min。
[0042] (7)后处理:取出FTO导电玻璃,用去离子水冲洗2或3次,置于烘箱中80℃干燥,即得到Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结。如图3所示为Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结的扫描电镜图。如图4所示为形成的GaOOH纳米柱阵列、以及 Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结的XRD图谱,从图中可以看出最终制备的产品含有Cu2O和GaOOH。图5为Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结的紫外可见吸收光谱图,可知,在FTO上沉积的Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结的紫外可见吸收光谱图的带宽相比单纯的GaOOH紫外可见吸收光谱图的带宽宽,可有效提高其对光谱的吸收范围,提高光的利用效率。图6是Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结光电探测器的在不同波长(254nm,,365nm和532nm)光照下的I-V曲线,可知,随着波长的增加,其I-V曲线逐渐趋向于线性,且相同电压下,电流也不断增加。
[0043] 实施例2
[0044] 本实施例与实施例1的不同之处在于,步骤(4)的Ga(NO3)3生长溶液的浓度为0.3g/30mL,在不锈钢高压反应釜内150℃生长时间为12小时,其余均与实施例1相同。
[0045] 具体为,Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结光电探测器的制备方法的具体步骤如下:
[0046] (1)FTO导电玻璃衬底预处理:分别用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗10 min,然后在烘箱中干燥;
[0047] (2)籽晶层溶液的配制:取18μL乙醇胺、0.0741g的异丙醇镓、2.98mL 的乙二醇甲醚分别加入5mL的烧杯中,60℃水浴加热60min,冷却后置于冰箱中备用;
[0048] (3)籽晶层的制备:将步骤1)处理后的FTO导电玻璃衬底固定于匀胶/烘胶机的匀胶样品台上,滴入一定量的0.1M Ga2O3籽晶层溶液,在转速为3000r/min 的条件下,旋涂15秒。在烘胶机上烘干后,置于烘箱中300℃保温30min,再 500℃保温60min。
[0049] (4)羟基氧化镓纳米柱阵列的制备:将覆盖有Ga2O3籽晶层的FTO导电玻璃衬底置于0.3g/30mL Ga(NO3)3生长溶液中,在不锈钢高压反应釜内150℃生长 12小时得到GaOOH纳米柱阵列。
[0050] (5)配制硝酸铜溶液:取0.4832g硝酸铜加入到40mL的去离子水中,搅拌 10分钟,充分溶解。
[0051] (6)生长Cu2O纳米晶:将覆盖有氧化镓纳米柱阵列的FTO导电玻璃斜靠在含有硝酸铜溶液的烧杯内壁,先加入1.699mL的78%的三乙醇胺溶液,再缓慢加入242.5μL的80%的水合肼溶液,滴完后,静置30min。
[0052] (7)后处理:取出FTO导电玻璃,用去离子水冲洗2或3次,置于烘箱中80℃干燥,即得到Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结。
[0053] 实施例3
[0054] 本实施例与实施例1的不同之处在于,步骤(6)的加入的80%的水合肼溶液的量为300μL,其余均与实施例1相同。
[0055] 具体为,Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结光电探测器的制备方法的具体步骤如下:
[0056] (1)FTO导电玻璃衬底预处理:分别用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗10 min,然后在烘箱中干燥;
[0057] (2)籽晶层溶液的配制:取18μL乙醇胺、0.0741g的异丙醇镓、2.98mL 的乙二醇甲醚分别加入5mL的烧杯中,60℃水浴加热60min,冷却后置于冰箱中备用;
[0058] (3)籽晶层的制备:将步骤1)处理后的FTO导电玻璃衬底固定于匀胶/烘胶机的匀胶样品台上,滴入一定量的0.1M Ga2O3籽晶层溶液,在转速为3000r/min 的条件下,旋涂15秒。在烘胶机上烘干后,置于烘箱中300℃保温30min,再 500℃保温60min。
[0059] (4)羟基氧化镓纳米柱阵列的制备:将覆盖有Ga2O3籽晶层的FTO导电玻璃衬底置于0.15g/30mL Ga(NO3)3生长溶液中,在不锈钢高压反应釜内150℃生长 2小时得到GaOOH纳米柱阵列。
[0060] (5)配制硝酸铜溶液:取0.4832g硝酸铜加入到40mL的去离子水中,搅拌 10分钟,充分溶解。
[0061] (6)生长Cu2O纳米晶:将覆盖有氧化镓纳米柱阵列的FTO导电玻璃斜靠在含有硝酸铜溶液的烧杯内壁,先加入1.699mL的78%的三乙醇胺溶液,再缓慢加入300μL的80%的水合肼溶液,滴完后,静置30min。
[0062] (7)后处理:取出FTO导电玻璃,用去离子水冲洗2或3次,置于烘箱中80℃干燥,即得到Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结。
[0063] 实施例4
[0064] 本实施例与实施例1的不同之处在于,步骤(6)的加入的80%的水合肼溶液的量为400μL,静置时间为60min,其余均与实施例1相同。
[0065] 具体为,Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结光电探测器的制备方法的具体步骤如下:
[0066] (1)FTO导电玻璃衬底预处理:分别用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗10 min,然后在烘箱中干燥;
[0067] (2)籽晶层溶液的配制:取18μL乙醇胺、0.0741g的异丙醇镓、2.98mL 的乙二醇甲醚分别加入5mL的烧杯中,60℃水浴加热60min,冷却后置于冰箱中备用;
[0068] (3)籽晶层的制备:将步骤1)处理后的FTO导电玻璃衬底固定于匀胶/烘胶机的匀胶样品台上,滴入一定量的0.1M Ga2O3籽晶层溶液,在转速为3000r/min 的条件下,旋涂15秒。在烘胶机上烘干后,置于烘箱中300℃保温30min,再 500℃保温60min。
[0069] (4)羟基氧化镓纳米柱阵列的制备:将覆盖有Ga2O3籽晶层的FTO导电玻璃衬底置于0.15g/30mL Ga(NO3)3生长溶液中,在不锈钢高压反应釜内150℃生长2小时得到GaOOH纳米柱阵列。
[0070] (5)配制硝酸铜溶液:取0.4832g硝酸铜加入到40mL的去离子水中,搅拌 10分钟,充分溶解。
[0071] (6)生长Cu2O纳米晶:将覆盖有氧化镓纳米柱阵列的FTO导电玻璃斜靠在含有硝酸铜溶液的烧杯内壁,先加入1.699mL的78%的三乙醇胺溶液,再缓慢加入400μL的80%的水合肼溶液,滴完后,静置60min。
[0072] (7)后处理:取出FTO导电玻璃,用去离子水冲洗2或3次,置于烘箱中80℃干燥,即得到Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结。
[0073] 实施例5
[0074] 如图1所示,一种Cu2O/GaOOH纳米核壳pn结光电探测器,其特征在于,包括Ag电极1、Cu2O/GaOOH纳米柱阵列2、Ga2O3籽晶层3和FTO导电玻璃 4,所述Ga2O3籽晶层3位于FTO导电玻璃上,所述Cu2O/GaOOH纳米柱阵列2 位于Ga2O3籽晶层3上,Cu2O/GaOOH纳米柱由GaOOH纳米柱和Cu2O纳米晶构成,所述GaOOH纳米柱阵列位于Ga2O3籽晶层3上,所述Cu2O纳米晶包裹于GaOOH纳米柱外周围。
[0075] 具体地,所述GaOOH纳米柱是在FTO导电玻璃4上沿着(110)晶面生长,且所述GaOOH纳米柱的横截面最大对角线的长度为400nm,柱高为2μm。
[0076] 具体地,所述FTO导电玻璃4作为制备GaOOH纳米柱阵列的衬底,同时 FTO导电玻璃4也作为光电探测器的下电极,Ag电极1作为光电探测器的上电极。
[0077] 进一步地,所述FTO导电玻璃4包括导电层,所述导电层为掺氟的氧化锡,所述导电层的厚度为350nm。