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一種ZnO納米墻RGO異質結光電氣敏傳感器及其制備方法與流程

文檔序號:12822521閱讀:390來源:國知局
一種ZnO納米墻RGO異質結光電氣敏傳感器及其制備方法與流程

一、技術領域

本發(fā)明涉及光敏探測器制備方法技術領域,具體涉及一種zno納米墻rgo異質結光電氣敏傳感器及其制備方法。

二、

背景技術:

金屬氧化物半導體材料zno在常溫下禁帶寬度為3.37ev,為直接帶隙半導體,同時它的激子束縛能很大,約為60mev。受紫光激發(fā)后,產生光生電子-空穴對,電導增加;同時,光生電子或空穴被誘導至半導體表面與吸附的氣體分子發(fā)生氧化還原反應,這個過程也會發(fā)生電導的改變。因此,這為zno在光敏探測器以及光電氣敏傳感器的應用奠定了良好的基礎[1,3]!

但是,目前所制備的zno光電氣敏傳感器無法滿足吸附能力強、光敏性能好、對外界氣體敏感、穩(wěn)定性好等一系列性質要求,為了解決這一問題,人們提出了金屬離子摻雜、表面修飾貴金屬(如au、ag、pt等的修飾)、表面修飾光敏感材料、復合材料構筑等方法。其中復合材料構筑除了sno2-zno、fe2o3-zno、zno-cuo等復合材料構筑以外;石墨烯和碳納米管等物質具有良好的電荷傳輸性能,也被用于與zno形成復合材料[2,4,5]

s.safa等利用浸漬-提拉法制備了rgo-zno光探測器并研究了其性能,通過研究發(fā)現(xiàn)純zno、0.0125wt.%、0.025wt.%、0.075wt.%、0.225wt.%對紫光的靈敏度分別為2、3、3、4、2.5,由此可得,rgo-zno的光靈敏度比純zno好[6];王德軍等以zno納米材料為基礎,通過摻雜方法制備了光電氣敏傳感器,經(jīng)過檢測得到1%銅摻雜的氧化鋅薄膜性能最好,在紫外光激發(fā)、室溫條件下對1120ppm乙醇和丙酮響應強度為64、63,高于純zno的響應強度,銅元素的摻入可以促進揮發(fā)性有機物的吸附[2];binwu等利用水溶液法和化學氣相沉積法制備zno-cdse異質結,在最佳工作溫度160℃、可見光照射條件下,對50ppm酒精的靈敏度為7.5[7];謝騰峰、崔佳寶等通過研究得到研究ag修飾zno在室溫、370nm光照條件下對40ppmhcho的靈敏度為119.8%,是純zno的3倍,除此之外,他們通過研究得到al離子摻雜氧化鋅在室溫、370nm光照條件下對50ppmhcho的靈敏度為261.8%,是純氧化鋅的3倍[5]。

由以上報道可以得出經(jīng)過摻雜、修飾復合材料構筑的zno基光敏探測器及光電氣敏傳感器與純zno相比,性能均有所提高,但光敏性及no2靈敏度仍然較低。

三、

技術實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的是提供一種zno納米墻rgo異質結光電氣敏傳感器及其制備方法,以克服現(xiàn)有技術中常溫條件下光敏性及no2靈敏度低的問題。

為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術方案為:一種zno納米墻rgo異質結光電氣敏傳感器的制備方法,包括以下步驟:

1)多孔還原石墨烯的制備

分別稱取2-8mg的多孔石墨烯粉末,將其與10ml的dmf混合,配制成濃度為0.2-0.8mg/ml多孔石墨烯-dmf懸浮液,之后把上述懸浮液用多層保鮮膜密封,在室溫下不連續(xù)超聲處理72h,得到多孔石墨烯分散液,經(jīng)24h靜置,通過轉速為4000r/min進行離心處理,然后吸取上層液體于潔凈玻璃瓶中,得多孔石墨烯分散液;將ag叉指電極分別在丙酮,無水乙醇,去離子水中進行超聲清洗,然后放入溫度為110℃的干燥箱中預熱處理1h;取1ml已配置好的多孔石墨烯分散液,利用噴嘴直徑為0.2mm的噴槍噴涂在經(jīng)過預處理的ag叉指電極表面,然后在110℃下干燥處理,將干燥好的ag叉指電極在通入ar保護氣的條件下,450℃進行熱處理0.5h;

2)在rgo表面原位生長zno種子層

將摩爾比為1:1的zn(ch3coo)2·2h2o和al(no3)3.9h2o與乙醇在室溫條件下混合,使zn2+濃度為0.2mol/l,放在水浴鍋中,用磁力攪拌器在70℃下加熱攪拌1h,得到均勻的溶液,將步驟1)熱處理后的ag叉指電極利用sydc-100浸漬提拉機進行提拉,提拉速度為6000μm/s,浸漬時間為30s,然后在80℃下干燥10min;反復提拉4次;然后在通有ar氣保護的氣氛熱處理程控高溫爐中400℃下熱處理30min,得到zno種子層/rgo復合薄膜;

3)在rgo表面原位生長zno納米墻

將zn(no3)26h2o與(ch3)6n4按摩爾比為1:1配制成0.05mol/l的溶液,70℃加熱攪拌1h,當溶液中開始出現(xiàn)渾濁后,停止攪拌,將溶液倒入水熱反應釜的聚四氟乙烯內膽中,并將步驟2)得到的zno種子層/rgo復合薄膜垂直插入其中,80℃恒溫生長5h;取出后用去離子水沖洗并干燥,最后在通有ar氣保護的氣氛熱處理程控高溫爐中450℃下熱處理1h,在ag叉指電極表面得到zno納米墻/rgo薄膜。

4)老化制得成品:

將步驟3)得到的zno納米墻/rgo薄膜放在cgs-1tp智能氣敏分析系統(tǒng)控溫臺樣品區(qū),調節(jié)兩探針,使其與電極片的兩端接觸,室溫時,在照射功率100%的365nm波段光(led光源)光照條件下進行老化,老化時間為1.5h。

所述的制備方法制得的zno納米墻rgo異質結光電氣敏傳感器。

與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點和效果:本發(fā)明在所提供的低溫下具有高靈敏度的光敏探測器以及no2光電氣敏傳感器,zno是寬帶隙半導體材料,其禁帶寬度為3.37ev,對紫外光的光響應好;此外,多孔還原石墨烯具有非常好的導電性能,可快速傳輸載流子,避免光生電子-空穴發(fā)生復合。因此,多孔zno納米墻/rgo光電傳感器具備了下面幾方面的優(yōu)點:(1)對光敏感程度高,在75℃工作溫度下對365nm光的光敏為13.107,(2)對no2的高靈敏度,在工作溫度為75℃、波長為365nm的光照條件下對50ppm的no2靈敏度高達88.154,(3)穩(wěn)定性好,(4)材料易于獲得,(5)具有光敏與氣敏的耦合特性;

由于片層狀的石墨烯是納米材料,容易產生團聚現(xiàn)象,所以石墨烯實際的比表面積和導電性能都無法和理論值相符,嚴重地制約了石墨烯的應用。本發(fā)明構建三維連通的網(wǎng)絡多孔結構,既構建了電子、熱能和載荷有效傳輸?shù)耐ǖ溃挚梢杂行岣呤┗嗫撞牧系谋缺砻娣e和豐富的活性位點。

四、附圖說明:

圖1(a)是實施例1制備的zno納米墻/rgo在工作溫度為75℃、照射功率為100%的365nm光敏響應圖;

(b)是實施例1制備的zno納米墻/rgo在工作溫度為75℃、照射功率為100%的365nm光照射條件下對50ppmno2的氣敏-光敏耦合響應圖;

(c)是實例1制備的zno納米墻/rgo工作溫度為75℃時對365nm不同照射功率光照的光敏響應圖;

(d)是實施例1制備的zno納米墻/rgo在工作溫度為75℃、365nm不同照射功率光照對50ppmno2的氣敏-光敏耦合響應圖;

(e)是實施例1制備的zno納米墻/rgo工作溫度為75℃、照射功率為100%的365nm光照射條件下對5ppm-50ppmno2的氣敏-光敏耦合響應圖;

(f)是實例1制備的zno納米墻/rgo對365nm、照射功率為100%在不同工作溫度下的光敏響應圖、對50ppmno2的氣敏-光敏耦合響應圖;

圖2(a)是實施例2制備的zno納米墻/rgo在工作溫度為75℃、照射功率為100%的365nm光敏響應圖;

(b)是實施例2制備的zno納米墻/rgo在工作溫度為75℃、照射功率為100%的365nm光照射條件下對50ppmno2的氣敏-光敏耦合響應圖;

圖3(a)是實施例3制備的zno納米墻/rgo在工作溫度為75℃、照射功率為100%的365nm光敏響應圖;

(b)是實施例3制備的zno納米墻/rgo在工作溫度為75℃、照射功率為100%的365nm光照射條件下對50ppmno2的氣敏-光敏耦合響應圖;

圖4(a)是實施例4制備的zno納米墻/rgo在工作溫度為75℃、照射功率為100%的365nm光敏響應圖;

(b)是實施例4制備的zno納米墻/rgo在工作溫度為75℃、照射功率為100%的365nm光照射條件下對50ppmno2的氣敏-光敏耦合響應圖;

圖5是實施例1制備的zno納米墻/rgo的xrd圖;

圖6(a)是實施例1制備的zno納米墻/rgo的sem圖;

(b)是實施例1制備的zno納米墻/rgo的eds圖;

圖7(a)是實施例1制備的zno納米墻/rgo的tem圖;

(b)是實施例1制備的zno納米墻/rgo的高倍tem圖;

圖8是實施例1制備的zno納米墻/rgo的uv圖;

圖9是實施例1制備的zno納米墻/rgo的表面光電流圖。

五、具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白,以下結合附圖及實施例,對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。

實施例一:一種zno納米墻rgo異質結光電氣敏傳感器的制備方法,包括下述步驟:

一、多孔還原石墨烯的制備

分別稱取2mg的多孔石墨烯粉末(南京吉倉納米科技有限公司),將其與10ml的dmf(n,n-二甲基甲酰胺)混合,配制濃度為0.2mg/ml多孔石墨烯-dmf(n,n-二甲基甲酰胺)懸浮液,之后把上述懸浮液用多層保鮮膜密封,在室溫下不連續(xù)超聲處理72h,得到多孔石墨烯分散液,經(jīng)24h靜置,通過轉速為4000r/min進行離心處理,然后吸取上層液體于潔凈玻璃瓶中,得多孔石墨烯分散液;;將ag叉指電極分別在丙酮,無水乙醇,去離子水中進行超聲清洗,放入溫度為110℃的干燥箱中預熱處理1h;取1ml已配置好的的多孔石墨烯分散液,用噴嘴直徑為0.2mm噴槍(日本露明納科技有限公司)噴涂在經(jīng)過預處理的ag叉指電極表面,然后在110℃下干燥處理,將干燥好的ag叉指電極在通入ar保護氣的條件下,450℃進行熱處理0.5h;

二、在rgo表面原位生長zno種子層

將摩爾比為1:1的zn(ch3coo)2·2h2o和al(no3)3.9h2o(二水合醋酸鋅,分析純)與乙醇在室溫條件下混合,使zn2+濃度為0.2mol/l,放在水浴鍋中,用磁力攪拌器在70℃下加熱攪拌1h,得到均勻的溶液。將步驟1)熱處理后的g叉指電極利用sydc-100浸漬提拉機進行提拉,提拉速度為6000μm/s,浸漬時間為30s,然后在80℃下干燥10min;反復提拉4次;然后在通有ar氣保護的氣氛熱處理程控高溫爐中400℃下熱處理30min,得到zno種子層/rgo復合薄膜;

三、在rgo表面原位生長zno納米墻

將zn(no3)26h2o與(ch3)6n4按摩爾比為1:1配制成0.05mol/l的溶液,70℃加熱攪拌1h,當溶液中開始出現(xiàn)渾濁后,停止攪拌,將溶液倒入水熱反應釜的聚四氟乙烯內膽中,并將步驟2)得到的zno種子層/rgo復合薄膜垂直插入其中,80℃恒溫生長5h;取出后用去離子水沖洗并干燥,最后在通有ar氣保護的氣氛熱處理程控高溫爐中450℃下熱處理1h,在ag叉指電極表面得到zno納米墻/rgo薄膜;

四、老化制得成品:

將步驟三得到的zno納米墻/rgo薄膜放在cgs-1tp智能氣敏分析系統(tǒng)控溫臺樣品區(qū),調節(jié)兩探針,使其與電極片的兩端接觸。室溫時,在照射功率100%的365nm波段光(led光源)光照條件下進行老化,老化時間為1.5h。

性能檢測:

對本實施例得到的光敏探測器及其光電氣敏傳感器進行光敏性能的檢測,經(jīng)過老化的樣品的電阻阻值在一定范圍內上下浮動,此時切斷光源,電阻上升,50s后重新打開光源,電阻回復,靈敏度s定義為:s=rg/ra(ra表示元件在光照條件下的電阻,rg表示元件切斷電源時的電阻)。zno納米墻/rgo對365nm、照射功率為100%的光敏響應圖如圖1(a)所示。

對本實施例得到的光敏探測器及其光電氣敏傳感器進行光敏-氣敏耦合效應的檢測,經(jīng)過老化的樣品的電阻阻值在一定范圍內上下浮動,此時注入no2,同時切斷光源,電阻上升,50s后揭開氣箱,同時打開光源,電阻回復,靈敏度s定義為s=rg/ra(ra表示元件在空氣中有光照的電阻,rg表示元件在被測氣體中無光照的電阻)。制備的zno納米墻/rgo在365nm、照射功率為100%的光照射條件下對50ppmno2室溫的氣敏-光敏耦合響應圖如圖1(b)所示。

實施例2:

一種zno納米墻rgo異質結光電氣敏傳感器的制備方法,包括下述步驟:

一、多孔還原石墨烯的制備

分別稱取4mg的多孔石墨烯粉末(南京吉倉納米科技有限公司),將其與10ml的dmf(n,n-二甲基甲酰胺)混合,配制濃度為0.4mg/ml多孔石墨烯-dmf(n,n-二甲基甲酰胺)懸浮液,之后把上述懸浮液用多層保鮮膜密封,在室溫下不連續(xù)超聲處理72h,得到多孔石墨烯分散液,經(jīng)24h靜置,通過轉速為4000r/min進行離心處理,然后吸取上層液體于潔凈玻璃瓶中,得多孔石墨烯分散液;將ag叉指電極分別在丙酮,無水乙醇,去離子水中進行超聲清洗,放入溫度為110℃的干燥箱中預熱處理1h;取1ml已配置好的的多孔石墨烯分散液,用噴嘴直徑為0.2mm噴槍(日本露明納科技有限公司)噴涂在經(jīng)過預處理的ag叉指電極表面,然后在110℃下干燥處理,將干燥好的ag叉指電極在通入ar保護氣的條件下,450℃進行熱處理0.5h;

二、在rgo表面原位生長zno種子層

將摩爾比為1:1的zn(ch3coo)2·2h2o和al(no3)3.9h2o(二水合醋酸鋅,分析純)與乙醇在室溫條件下混合,使zn2+濃度為0.2mol/l,放在水浴鍋中,用磁力攪拌器在70℃下加熱攪拌1h,得到均勻的溶液。將步驟1)熱處理后的g叉指電極利用sydc-100浸漬提拉機進行提拉,提拉速度為6000μm/s,浸漬時間為30s,然后在80℃下干燥10min;反復提拉4次;然后在通有ar氣保護的氣氛熱處理程控高溫爐中400℃下熱處理30min,得到zno種子層/rgo復合薄膜;

三、在rgo表面原位生長zno納米墻

將zn(no3)26h2o與(ch3)6n4按摩爾比為1:1配制成0.05mol/l的溶液,70℃加熱攪拌1h,當溶液中開始出現(xiàn)渾濁后,停止攪拌,將溶液倒入水熱反應釜的聚四氟乙烯內膽中,并將步驟2)得到的zno種子層/rgo復合薄膜垂直插入其中,80℃恒溫生長5h;取出后用去離子水沖洗并干燥,最后在通有ar氣保護的氣氛熱處理程控高溫爐中450℃下熱處理1h,在ag叉指電極表面得到zno納米墻/rgo薄膜;

四、老化制得成品:

將步驟三得到的zno納米墻/rgo薄膜放在cgs-1tp智能氣敏分析系統(tǒng)控溫臺樣品區(qū),調節(jié)兩探針,使其與電極片的兩端接觸。室溫時,在照射功率100%的365nm波段光(led光源)光照條件下進行老化,老化時間為1.5h。

性能檢測:

對本實施例得到的光敏探測器及其光電氣敏傳感器進行光敏性能的檢測,經(jīng)過老化的樣品的電阻阻值在一定范圍內上下浮動,此時切斷光源,電阻上升,50s后重新打開光源,電阻回復,靈敏度s定義為:s=rg/ra(ra表示元件在光照條件下的電阻,rg表示元件切斷電源時的電阻)。zno納米墻/rgo對365nm、照射功率為100%的光敏響應圖如圖2(a)所示。

對本實施例得到的光敏探測器及其光電氣敏傳感器進行光敏-氣敏耦合效應的檢測,經(jīng)過老化的樣品的電阻阻值在一定范圍內上下浮動,此時注入no2,同時切斷光源,電阻上升,50s后揭開氣箱,同時打開光源,電阻回復,靈敏度s定義為s=rg/ra(ra表示元件在空氣中有光照的電阻,rg表示元件在被測氣體中無光照的電阻)。制備的zno納米墻/rgo在365nm、照射功率為100%的光照射條件下對50ppmno2室溫的氣敏-光敏耦合響應圖如圖2(b)所示。

實施例3:

一種zno納米墻rgo異質結光電氣敏傳感器的制備方法,包括下述步驟:

一、多孔還原石墨烯的制備

分別稱取6mg的多孔石墨烯粉末(南京吉倉納米科技有限公司),將其與10ml的dmf(n,n-二甲基甲酰胺)混合,配制濃度為0.6mg/ml多孔石墨烯-dmf(n,n-二甲基甲酰胺)懸浮液,之后把上述懸浮液用多層保鮮膜密封,在室溫下不連續(xù)超聲處理72h,得到多孔石墨烯分散液,經(jīng)24h靜置,通過轉速為4000r/min進行離心處理,然后吸取上層液體于潔凈玻璃瓶中,得多孔石墨烯分散液;將ag叉指電極分別在丙酮,無水乙醇,去離子水中進行超聲清洗,放入溫度為110℃的干燥箱中預熱處理1h;取1ml已配置好的的多孔石墨烯分散液,用噴嘴直徑為0.2mm噴槍(日本露明納科技有限公司)噴涂在經(jīng)過預處理的ag叉指電極表面,然后在110℃下干燥處理,將干燥好的ag叉指電極在通入ar保護氣的條件下,450℃進行熱處理0.5h;

二、在rgo表面原位生長zno種子層

將摩爾比為1:1的zn(ch3coo)2·2h2o和al(no3)3.9h2o(二水合醋酸鋅,分析純)與乙醇在室溫條件下混合,使zn2+濃度為0.2mol/l,放在水浴鍋中,用磁力攪拌器在70℃下加熱攪拌1h,得到均勻的溶液。將步驟1)熱處理后的g叉指電極利用sydc-100浸漬提拉機進行提拉,提拉速度為6000μm/s,浸漬時間為30s,然后在80℃下干燥10min;反復提拉4次;然后在通有ar氣保護的氣氛熱處理程控高溫爐中400℃下熱處理30min,得到zno種子層/rgo復合薄膜;

三、在rgo表面原位生長zno納米墻

將zn(no3)26h2o與(ch3)6n4按摩爾比為1:1配制成0.05mol/l的溶液,70℃加熱攪拌1h,當溶液中開始出現(xiàn)渾濁后,停止攪拌,將溶液倒入水熱反應釜的聚四氟乙烯內膽中,并將步驟2)得到的zno種子層/rgo復合薄膜垂直插入其中,80℃恒溫生長5h;取出后用去離子水沖洗并干燥,最后在通有ar氣保護的氣氛熱處理程控高溫爐中450℃下熱處理1h,在ag叉指電極表面得到zno納米墻/rgo薄膜;

四、老化制得成品:

將步驟三得到的zno納米墻/rgo薄膜放在cgs-1tp智能氣敏分析系統(tǒng)控溫臺樣品區(qū),調節(jié)兩探針,使其與電極片的兩端接觸。室溫時,在照射功率100%的365nm波段光(led光源)光照條件下進行老化,老化時間為1.5h。

性能檢測:

對本實施例得到的光敏探測器及其光電氣敏傳感器進行光敏性能的檢測,經(jīng)過老化的樣品的電阻阻值在一定范圍內上下浮動,此時切斷光源,電阻上升,50s后重新打開光源,電阻回復,靈敏度s定義為:s=rg/ra(ra表示元件在光照條件下的電阻,rg表示元件切斷電源時的電阻)。zno納米墻/rgo對365nm、照射功率為100%的光敏響應圖如圖3(a)所示。

對本實施例得到的光敏探測器及其光電氣敏傳感器進行光敏-氣敏耦合效應的檢測,經(jīng)過老化的樣品的電阻阻值在一定范圍內上下浮動,此時注入no2,同時切斷光源,電阻上升,50s后揭開氣箱,同時打開光源,電阻回復,靈敏度s定義為s=rg/ra(ra表示元件在空氣中有光照的電阻,rg表示元件在被測氣體中無光照的電阻)。制備的zno納米墻/rgo在365nm、照射功率為100%的光照射條件下對50ppmno2室溫的氣敏-光敏耦合響應圖如圖3(b)所示。

實施例4:

一種zno納米墻rgo異質結光電氣敏傳感器的制備方法,包括下述步驟:

一、多孔還原石墨烯的制備

分別稱取8mg的多孔石墨烯粉末(南京吉倉納米科技有限公司),將其與10ml的dmf(n,n-二甲基甲酰胺)混合,配制濃度為0.8mg/ml多孔石墨烯-dmf(n,n-二甲基甲酰胺)懸浮液,之后把上述懸浮液用多層保鮮膜密封,在室溫下不連續(xù)超聲處理72h,得到多孔石墨烯分散液,經(jīng)24h靜置,通過轉速為4000r/min進行離心處理,然后吸取上層液體于潔凈玻璃瓶中,得多孔石墨烯分散液;將ag叉指電極分別在丙酮,無水乙醇,去離子水中進行超聲清洗,放入溫度為110℃的干燥箱中預熱處理1h;取1ml已配置好的的多孔石墨烯分散液,用噴嘴直徑為0.2mm噴槍(日本露明納科技有限公司)噴涂在經(jīng)過預處理的ag叉指電極表面,然后在110℃下干燥處理,將干燥好的ag叉指電極在通入ar保護氣的條件下,450℃進行熱處理0.5h;

二、在rgo表面原位生長zno種子層

將摩爾比為1:1的zn(ch3coo)2·2h2o和al(no3)3.9h2o(二水合醋酸鋅,分析純)與乙醇在室溫條件下混合,使zn2+濃度為0.2mol/l,放在水浴鍋中,用磁力攪拌器在70℃下加熱攪拌1h,得到均勻的溶液。將步驟1)熱處理后的g叉指電極利用sydc-100浸漬提拉機進行提拉,提拉速度為6000μm/s,浸漬時間為30s,然后在80℃下干燥10min;反復提拉4次;然后在通有ar氣保護的氣氛熱處理程控高溫爐中400℃下熱處理30min,得到zno種子層/rgo復合薄膜;

三、在rgo表面原位生長zno納米墻

將zn(no3)26h2o與(ch3)6n4按摩爾比為1:1配制成0.05mol/l的溶液,70℃加熱攪拌1h,當溶液中開始出現(xiàn)渾濁后,停止攪拌,將溶液倒入水熱反應釜的聚四氟乙烯內膽中,并將步驟2)得到的zno種子層/rgo復合薄膜垂直插入其中,80℃恒溫生長5h;取出后用去離子水沖洗并干燥,最后在通有ar氣保護的氣氛熱處理程控高溫爐中450℃下熱處理1h,在ag叉指電極表面得到zno納米墻/rgo薄膜,

四、老化制得成品:

將步驟三得到的zno納米墻/rgo薄膜放在cgs-1tp智能氣敏分析系統(tǒng)控溫臺樣品區(qū),調節(jié)兩探針,使其與電極片的兩端接觸。室溫時,在照射功率100%的365nm波段光(led光源)光照條件下進行老化,老化時間為1.5h。

性能檢測:

對本實施例得到的光敏探測器及其光電氣敏傳感器進行光敏性能的檢測,經(jīng)過老化的樣品的電阻阻值在一定范圍內上下浮動,此時切斷光源,電阻上升,50s后重新打開光源,電阻回復,靈敏度s定義為:s=rg/ra(ra表示元件在光照條件下的電阻,rg表示元件切斷電源時的電阻)。zno納米墻/rgo對365nm、照射功率為100%的光敏響應圖如圖4(a)所示。

對本實施例得到的光敏探測器及其光電氣敏傳感器進行光敏-氣敏耦合效應的檢測,經(jīng)過老化的樣品的電阻阻值在一定范圍內上下浮動,此時注入no2,同時切斷光源,電阻上升,50s后揭開氣箱,同時打開光源,電阻回復,靈敏度s定義為s=rg/ra(ra表示元件在空氣中有光照的電阻,rg表示元件在被測氣體中無光照的電阻)。制備的zno納米墻/rgo在365nm、照射功率為100%的光照射條件下對50ppmno2室溫的氣敏-光敏耦合響應圖如圖4(b)所示。

以實施例1得到的光敏探測器及其光電氣敏傳感器,進行相關實驗,結果如下:

(a)zno納米墻/rgo的xrd圖

參見圖5,zno納米墻/rgo沿[002]方向擇優(yōu)生長,且具有較高的結晶質量。

(b)zno納米墻/rgo的sem、eds圖

參見圖6,可知具有多孔結構的zno納米墻/rgo,沿ag叉指電極垂直方向定向周期性排列生長,由eds圖可以看出存在zn,o,c,al,ag等五種元素,其中zn,o來源于zno,c來源于rgo,al來源于原料中用到的al(no3)3,ag來源于ag叉指電極。

(c)zno納米墻/rgo的tem、高倍tem圖

參見圖7,zno納米墻錨在rgo的表面,這進一步證明zno納米墻/rgo異質結制備成功。

(d)zno納米墻/rgo的光敏以及氣敏-光敏耦合效應圖

參見圖1可知,實施例1所制備的傳感器在工作溫度為75℃條件下下對波長為365nm光的靈敏度為13.107,對50ppm的no2靈敏度為88.154,遠遠高于其他文獻報道的靈敏度。除此之外,通過對工作溫度的研究,可以得出隨著工作溫度的升高,其對光的靈敏度先增高后降低,對檢測氣體的靈敏度也隨之改變,在75℃時得到最佳值。通過對光照功率的研究,得出隨著功率的減小,其對光的靈敏度減小,對檢測氣體的靈敏度也隨之減小。

(e)zno納米墻/rgo的uv圖

參見圖8,zno納米墻/rgo在360nm有很強的吸收峰。

(f)zno納米墻/rgo的表面光電流圖

參見圖9可知,激發(fā)波長從370nm至300nm,光電流逐漸下降,激發(fā)波長為370nm時,表面光電流達到最大值,為19×10-12a,當波長處于370nm至394nm時,光電流隨波長增加而降低;波長位于394nm至500nm時,有微弱的光電流產生。

以上所述,僅為本發(fā)明較佳實施例而已,并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。

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