專利名稱：基于宏觀長度銀納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電子學器件及其應(yīng)用，特別涉及一種基于宏觀長度銀納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電流傳感器。
背景技術(shù)：
利用宏觀體材料的異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計和制作的光電流傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光電子學的各個領(lǐng)域，如金屬-金屬異質(zhì)結(jié)、金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)、半導(dǎo)體-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)以及各種復(fù)合材料異質(zhì)結(jié)等等。文獻資料表明，金屬納米材料具有不同于宏觀體材料的特殊的能級結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學及光學性能，而且，目前合成制備金屬納米材料的成熟技術(shù)多種多樣，例如文獻[XuXJ，F(xiàn)ei GT，Wang XW，Jin Z，Yu WH，and Zhang LD，MATERIALS LETTERS 2007，6119-22]，[Riveros G，Green S，Cortes A，Gomez H，Marotti RE，and Dalchiele EA，NANOTECHNOLOGY2006，17561-570]，[Tokuda N，Sasaki N，Watanabe H，Miki K，Yamasaki S，HasunumaR，and Yamabe K，JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B 2005，10912655-12657]，[Choi JS，Sauer G，Goring P，Nielsch K，Wehrspohn RB，and Gosele U，JOURNAL OF MATERIALSCHEMISTRY 2003，131100-1103]和[中國發(fā)明專利，專利號ZL 03104876.5，ZL 03104878.1，和ZL 03137253.8]中均有相關(guān)的報道。然而，如何利用金屬納米材料的電學及光學特性研制并開發(fā)出性能優(yōu)異的光電子學傳感器件，是目前急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用金屬納米材料具有不同于金屬體材料的特殊能級結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學及光學性能，特別是利用銀納米線材料和宏觀金屬鎳電極材料在物理性能上所具有的巨大差異，研制開發(fā)出一種結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，且光電響應(yīng)速度快的Ag/Ni異質(zhì)結(jié)構(gòu)光電流傳感器。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種基于宏觀長度銀納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電流傳感器，其特征在于該光電流傳感器含有一段宏觀長度的銀納米線簇，該宏觀長度的銀納米線簇的兩端分別與兩個金屬鎳電極相連接，在連接處形成Ag/Ni金屬異質(zhì)結(jié)，所述宏觀長度的銀納米線簇和兩個Ag/Ni金屬異質(zhì)結(jié)一起被真空封裝在石英套管內(nèi)，在石英套管外部留出兩金屬電極的引線。
本發(fā)明所提供的光電流傳感器具有以下特點該光電流傳感器不僅結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，而且該器件對入射光波長響應(yīng)范圍較寬，可以響應(yīng)532nm～10600nm波長的光，其光電響應(yīng)速度快；而且通過改進工藝，可以將銀納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的橫向尺度加工到納米量級，這樣就會使光電流傳感器探測的空間尺度縮小到納米量級，這種器件在未來的超高分辨的光電子探測技術(shù)領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明提供的基于宏觀長度銀納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電流傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明所使用的宏觀長度銀納米線簇的數(shù)碼相機照片。
圖3為本發(fā)明所使用的宏觀長度銀納米線簇的掃描電子顯微鏡照片。
圖4為本發(fā)明提供的基于宏觀長度銀納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電流傳感器實施例的光強與光電流的關(guān)系曲線。
圖5為本發(fā)明提供的基于宏觀長度銀納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電流傳感器實施例的光電流變化對時間的響應(yīng)曲線。
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明提供的一種基于宏觀長度銀納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電流傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。它是將具有宏觀長度的Ag納米線簇2的兩端分別與兩金屬Ni電極3相連接構(gòu)成異質(zhì)結(jié)構(gòu)。然后，將宏觀長度的銀納米線簇和兩個Ag/Ni金屬異質(zhì)結(jié)一起被真空封裝在石英套管1內(nèi)，并在套管外留出兩電極引線，構(gòu)成光電流傳感器(如圖1所示)。工作時，用導(dǎo)線把兩電極與電流信號檢測設(shè)備相連接，當有光束4照射在Ag/Ni異質(zhì)結(jié)結(jié)區(qū)時，電路中光致電流會發(fā)生顯著變化，該光致電流的強度依賴于入射光4的光強，即當光強增加時，光致電流強度也會增加，反之，光強減小時，光致電流強度也會減小。本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，而且其光電響應(yīng)速度快；該器件對入射光波長響應(yīng)范圍較寬，可以從532nm至10600nm。
下面舉出一個具體的實施例可進一步說明本發(fā)明。
實施例本發(fā)明首先利用兩塊退火后的鎳片分別夾持住1厘米長銀納米線簇的兩端，使銀納米線簇與鎳片接觸端形成Ag/Ni異質(zhì)結(jié)，然后，將該異質(zhì)結(jié)構(gòu)真空封裝于石英套管內(nèi)，并在套管外留出兩電極引線，構(gòu)成光電流傳感器。關(guān)于本實施例所用的銀納米線簇的制備技術(shù)在[文獻Cao Y，Liu W，Sun JL，Han YP，Zhang JH，Liu S，Sun HS，A technique for controllingthe alignment of silver nanowires with an electric field，Nanotechnology，2006，172378-2380]和[中國發(fā)明專利，專利號ZL 03104876.5和公開號CN1709789A]中均有相關(guān)的報道。該宏觀長度的銀納米線簇的數(shù)碼相機照片(如圖2所示)表明銀納米線簇的長度可達到幾個厘米，而該宏觀長度的銀納米線簇的掃描電子顯微鏡照片(如圖3所示)表明銀納米線排列方向比較一致。當光電流傳感器工作時，用導(dǎo)線把兩電極引線和電流信號檢測設(shè)備(K2400型測量源表)相連接構(gòu)成回路，分別使波長為532nm和10600nm的光束照射在Ag/Ni異質(zhì)結(jié)上，回路中可產(chǎn)生顯著的光致電流(如圖4所示)，該電流的強度依賴于入射光的光強，即當光強增加時，光致電流強度也會增加，反之，光強減小時，光致電流強度也會減小，光致電流強度與相對光強(P/P0，其中P0為所用激光器的最大輸出功率)之間呈良好的線性關(guān)系，且該光電流傳感器對短波長532nm的光比對長波長10600nm的光響應(yīng)速度更快(如圖5所示)。
權(quán)利要求
1.一種基于宏觀長度銀納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電流傳感器，其特征在于該光電流傳感器含有一段宏觀長度的銀納米線簇(2)，該宏觀長度的銀納米線簇的兩端分別與兩個金屬鎳電極(3)相連接，在連接處形成Ag/Ni金屬異質(zhì)結(jié)，所述宏觀長度的銀納米線簇和兩個Ag/Ni金屬異質(zhì)結(jié)一起被真空封裝在石英套管(1)內(nèi)，在石英套管外部留出兩金屬電極的引線。
全文摘要
基于宏觀長度銀納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電流傳感器，涉及一種光電子學器件及其應(yīng)用。它是將具有宏觀長度的Ag納米線簇的兩端分別與兩金屬Ni電極相連接構(gòu)成異質(zhì)結(jié)構(gòu)。然后，將該異質(zhì)結(jié)構(gòu)真空封裝于石英套管內(nèi)，并在套管外留出兩電極引線，構(gòu)成光電流傳感器。工作時，用導(dǎo)線把兩電極和電流信號檢測設(shè)備相連接，當有光束照射在Ag/Ni異質(zhì)結(jié)結(jié)區(qū)時，電路中光致電流會發(fā)生顯著變化，該光致電流的強度依賴于入射光的光強，即當光強增加時，光致電流強度也會增加，反之，光強減小時，光致電流強度也會減小。本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，而且其光電響應(yīng)速度快。
文檔編號H01L49/00GK101026224SQ20071006494
公開日2007年8月29日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者朱嘉麟, 孫家林, 張建紅, 劉偉 申請人:清華大學