专利名称:基于宏观长度的氧化层包裹铜纳米线的光电导传感器的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种光电导传感器件,尤其涉及一种基于宏观长度的氧化层包裹铜纳米线的光电传感器。
背景技术:
利用宏观体材料设计和制作的光电传感器已经广泛应用于各个领域,如金属-金属异质结、金属-半导体复合材料异质结、半导体-半导体复合材料异质结等等。文献资料表明,金属及其氧化物纳米材料具有不同于宏观体材料的特殊能级结构和优异的电子学性能,而且目前合成制备金属及其氧化物纳米材料的成熟技术也多种多样,例如文献[Wu H,Lin DD,andPan W,APPLIED PHYSICS LETTERS 2006,89133125],[Cao Y,Liu W,Sun JL,Han YP,ZhangJH,Liu S,and Sun HS,NANOTECHNOLOGY 2006,172378-2380],[Zhang JH,Sun JL,Liu W,Shi S,Sun HS,and Guo JH,NANOTECHNOLOGY 2005,162030-2032],[Xu XJ,Fei GT,WangXW,Jin Z,Yu WH,and Zhang LD,MATERIALS LETTERS 2007,6119-22],[Riveros G,GreenS,Cortes A,Gomez H,Marotti RE,and Dalchiele EA,NANOTECHNOLOGY 2006,17561-570],[Tokuda N,Sasaki N,Watanabe H,Miki K,Yamasaki S,Hasunuma R,and Yamabe K,JOURNAL0F PHYSICAL CHEMISTRY B 2005,10912655-12657],[Choi JS,Sauer G,Goring P,NielschK,Wehrspohn RB,and Gosele U,JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY 2003,131100-1103]和[中国发明专利,专利号ZL 03104876.5,ZL 03104878.1,和ZL 03137253.8]中均有相关的报道。然而,如何利用金属及其氧化物纳米材料的优异性能设计开发出结构简单,性能优异的新型光电传感器是目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于宏观长度的氧化层包裹铜纳米线的光电导传感器,旨在利用氧化层包裹的铜纳米线簇所具有的特殊光电子学性能,开发研制一种结构简单,制作方便,其响应速度快的光电导传感器。
本发明的技术方案如下一种基于宏观长度的氧化层包裹铜纳米线的光电导传感器,其特征在于该光电导传感器含有一段宏观长度的具有氧化亚铜包裹层的铜纳米线簇,该具有氧化亚铜包裹层的宏观长铜纳米线簇的两端分别与两电极相连接,并且具有氧化亚铜包裹层的宏观长铜纳米线簇和连接它的电极端一起被真空封装于石英套管内,在石英套管外部伸出两电极的另一端作为引线。
本发明所提供的光电导传感器具有结构简单,制作方便。由于该器件具有较快的光电响应速度和较大的光电导变化率,即具有较高的光电响应灵敏度,因此,这种器件在未来的高分辨光电子学探测技术领域中具有十分广阔的应用前景。
图1为本发明提供的基于宏观长度的氧化层包裹铜纳米线的光电导传感器的结构示意图。
图2为本发明所使用的宏观长铜纳米线簇的扫描电子显微镜图像。
图3为本发明所使用的经氧化处理后的氧化层包裹铜纳米线的X射线光电子能谱分析结果图。
图4是本发明提供的基于宏观长度的氧化层包裹铜纳米线的光电导传感器实施例中,光致电导变化对时间的响应曲线。
图5是本发明提供的基于宏观长度的氧化层包裹铜纳米线的光电导传感器实施例中,照射光强度与光致电导的关系曲线。
具体实施例方式
图1为本发明提供的基于宏观长度的氧化层包裹铜纳米线的光电导传感器的结构示意图。该光电导传感器含有宏观长度的具有氧化亚铜包裹层的铜纳米线簇,它是利用银胶将具有宏观长度的铜纳米线簇2的两端与两金属电极3相连接构成回路,然后在回路中通以适当的电流,使铜纳米线表面在空气中氧化形成氧化亚铜包裹层。将处理后的具有氧化亚铜包裹层的宏观长铜纳米线簇2和连接它的电极端真空封装于石英套管1内,并在套管1的外部留出电极3的另一端作为引线。所述的电极3可采用金、银、铜等金属制作。工作时,把两电极引线和电信号检测设备相连接,当有光束照射在具有氧化亚铜包裹层的铜纳米线簇2的中央位置时,电路中电导数值会发生显著变化,其光电导数值的变化依赖于入射光的强度,即当光强增加时,光电导数值也会增加,反之,当光强减小时,光电导数值也会减小。
下面举出一个具体的实施例进一步说明本发明。
本发明首先利用银胶将约1厘米长铜纳米线簇的两端粘接在两根铜电极的顶端构成回路,然后在回路中通以毫安级的电流,使铜纳米线表面在空气中缓慢氧化形成铜氧化物包裹层,同时监测回路的电阻阻值的变化,当电阻达到10兆欧时,停止氧化处理。将处理后的具有氧化物包裹层的宏观长铜纳米线簇和连接它的电极端真空封装于石英套管内,并在套管的外部留出电极的另一端作为引线,构成光电导传感器。关于本实施例所用的铜纳米线簇的制备技术在[文献Zhang JH,Sun JL,Liu W,Shi S,Sun HS,and Guo JH,NANOTECHNOLOGY 2005,162030-2032],[Zhang JH,Liu W,Sun JL,Sun HS,and Guo JH,Materials Science&Engineering A 2006,433257-260]和[中国发明专利,专利号ZL 03104878.1]中均有相关的报道。实施例所用的铜纳米线簇的扫描电子显微镜照片(如图2所示)表明铜纳米线排列方向比较一致。经过氧化处理后的铜纳米线簇的X射线光电子能谱分析结果(如图3所示)表明在铜纳米线簇表面形成的氧化层为氧化亚铜。当光电导传感器工作时,用导线把两电极引线和电信号检测设备(K2400型测量源表)相连接构成回路。用波长为532纳米、功率为120毫瓦的激光光束照射在具有氧化亚铜包裹层的铜纳米线簇的中央位置时,回路中可产生显著的光致电导变化(如图4所示),且该光电导传感器的光电响应速度很快,图4的结果表明其光电响应时间在毫秒量级以下。该光电导的数值强烈依赖于入射光的光强,即当光强增加时,光致电导数值也会增加,反之,当光强减小时,光致电导数值也会减小(如图5所示)。在所测量的光强范围内,回路中电导的变化率可达80%。
权利要求
1.一种基于宏观长度的氧化层包裹铜纳米线的光电导传感器,其特征在于该光电导传感器含有宏观长度的具有氧化亚铜包裹层的铜纳米线簇(2),该具有氧化亚铜包裹层的宏观长铜纳米线簇(2)的两端分别与两电极(3)相连接,并且具有氧化亚铜包裹层的宏观长铜纳米线簇(2)和连接它的电极端一起真空封装于石英套管(1)内,在石英套管外部伸出两电极的另一端作为引线。
全文摘要
基于宏观长度的氧化层包裹铜纳米线的光电导传感器,涉及一种具有氧化亚铜包裹层的宏观长铜纳米线簇的光电导传感器件。它是利用银胶将宏观长铜纳米线簇的两端与两金属电极相连接构成回路,然后在回路中通以适当的电流,使铜纳米线表面在空气中氧化形成铜氧化物包裹层。将处理后的纳米线簇和连接它的电极端真空封装于石英套管内,并在套管外部留出电极的另一端作为引线。工作时,把两电极引线和电信号检测设备相连接,当有光束照射在纳米线簇的中央位置时,电路中电导会发生显著变化,其光电导的数值依赖于入射光的强度,即当光强增加时,光电导数值也会增加,反之,当光强减小时,光电导数值也会减小,且其光电响应速度很快。
文档编号H01L31/0264GK101026197SQ20071006494
公开日2007年8月29日 申请日期2007年3月30日 优先权日2007年3月30日
发明者孙家林, 朱嘉麟, 许佳, 郭继华 申请人:清华大学