專利名稱：用于紫外探測的有機－無機復合器件的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于紫外探測的有機-無機復合器件的制備方法。
背景技術(shù)：
早在20世紀50年代，人們就開始了對紫外探測技術(shù)的研究。紫外探測技術(shù)是繼紅外和激光探測技術(shù)之后發(fā)展起來的又一軍民兩用光電探測技術(shù)。20世紀80年代后期，繼紅外對抗和反對抗技術(shù)的日趨成熟，紫外對抗和反對抗技術(shù)也越來越受到軍方的重視。國外在紫外技術(shù)的軍用研究方面已經(jīng)取得了一定的進展。美海軍C-130S直升機和P-3S運輸機上就有世界上第一臺紫外線告警器AAR-47。不久就有上千套分別裝備于美、英、加、澳等國的飛機，1991年在海灣戰(zhàn)爭中曾投入實戰(zhàn)。紫外探測技術(shù)在醫(yī)學、生物學方面也有著廣泛的應(yīng)用，特別是近幾年在皮膚病診斷方面有著獨特的應(yīng)用效果。利用紫外探測技術(shù)在檢測診斷皮膚病時可直接看到病變細節(jié)。也可用它來檢測癌細胞、微生物、血色素、紅血球、白血球、細胞核等，這種檢測不但迅速、準確，而且直觀、清楚。
根據(jù)紫外探測過程的機理，紫外探測器可分為熱探測器和光子探測器。其中光子探測器又分為光發(fā)射探測器，光伏探測器和光電導探測器。光發(fā)射探測器的原理是當輻射照射在某些金屬、金屬氧化物或半導體材料表面時，若該光子能量足夠大，則足以使材料內(nèi)一些電子完全脫離材料從表面逸出。這種現(xiàn)象叫做光電子發(fā)射，利用這種效應(yīng)制成的探測器就是光電子發(fā)射探測器。光伏探測器的原理是對p-n結(jié)或p-i-n結(jié)加上反向偏壓，則當結(jié)區(qū)吸收能量足夠大的光子后，反向電流就會增加。這類光伏探測器通常叫做半導體光電二極管。光電導探測器的原理是半導體吸收能量足夠大的光子后，會把其中的一些電子或空穴從原來不導電的束縛狀態(tài)激活到能導電的自由狀態(tài)，從而使半導體電導率增加，這種現(xiàn)象叫做光電導效應(yīng)。根據(jù)光電導效應(yīng)探測輻射的器件稱為光電導(PC)探測器。目前這種器件品種最多，應(yīng)用最廣。中國專利CN1587996A敘述了一種銦鎵氧化物光電導型紫外探測器的制備方法；美國專利US6326654敘述了一種無機-無機復合型的紫外探測器，但它們都無法實現(xiàn)大面積制作。LinHao-Wu等人以三苯胺衍生物為基礎(chǔ)，采用真空蒸鍍的方法制得了一種純有機的紫外探測器，但制備工藝太復雜。本發(fā)明通過一種簡單的方法制得的有機-無機復合紫外探測器，可以充分利用有機材料價格低廉、結(jié)構(gòu)易調(diào)，以及無機材料穩(wěn)定性好等優(yōu)點，其工藝簡單，易于實現(xiàn)，并可以有效地降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有機-無機復合紫外探測器。
1)在基底上涂覆一層阻隔材料，并在60℃-100℃烘干，得到阻隔層；2)將鈦酸四丁酯以1-50％的體積比濃度溶解于無水乙醇中，加入由去離子水、冰醋酸、無水乙醇組成的混合液，攪拌0.5-10小時后得到二氧化鈦溶膠；3)將二氧化鈦溶膠旋涂或浸涂于阻隔層上，并在60℃-100℃烘干，得到二氧化鈦層；4)將有機層物質(zhì)以1-50％的重量比濃度溶解于二氯甲烷或二氧六環(huán)中，加入成膜劑后，浸涂或旋涂于二氧化鈦層上，并在60-100℃烘干，得到有機層，制成紫外探測的有機-無機復合器件。
本發(fā)明的優(yōu)點是可以充分利用有機材料價格低廉、結(jié)構(gòu)易調(diào)，以及無機材料穩(wěn)定性好等優(yōu)點。其工藝簡單，易于實現(xiàn)，并可以有效地降低成本。


圖1是本發(fā)明的有機-無機復合紫外探測器的結(jié)構(gòu)示意圖；自上而下依次由有機層1，二氧化鈦層2，阻隔層3和金屬基底組成；圖2是二氧化鈦層的掃描電鏡圖片；二氧化鈦層呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，有利于有機層物質(zhì)分子的滲入，從而增大有機、無機材料之間的接觸面積，使更多光生電子-空穴對分離，增強光響應(yīng)；圖3是本發(fā)明的有機-無機復合紫外探測器的紫外吸收譜圖；從譜圖中可以看出，該探測器對280-420nm的光有很強的吸收，表明其在紫外區(qū)探測的特點；圖4是本發(fā)明的有機-無機復合紫外探測器對280nm-420nm紫外光的光敏性曲線；器件的光敏性通常用E1/2的倒數(shù)表示，E1/2＝I×t1/2，I為光照強度，t1/2為半衰期。E1/2的倒數(shù)越大，光敏性越佳。從圖中可以看出，采用有機-無機復合方法制作的器件，其光敏性超過單一組分器件的一倍以上；圖5是本發(fā)明的有機-無機復合紫外探測器的穩(wěn)定性曲線。結(jié)合探測器正常工作條件和所需探測光的情況，我們選擇了幾種不同強度的紫外光進行衰減實驗，發(fā)現(xiàn)器件在0.3mW/cm2的光照強度下，連續(xù)照射60小時后性能基本沒有變化。在1mW/cm2紫外光下連續(xù)照射30小時，性能下降約22％，之后趨于穩(wěn)定?；究梢詽M足實際應(yīng)用的需要。
具體實施例方式
通過如下實施例對本發(fā)明作進一步的詳述實施例1將聚甲基丙烯酸甲酯溶于丙酮溶液后涂于鋁基片之上，在60℃烘干。
20ml鈦酸四丁酯與20ml無水乙醇混合，室溫磁力攪拌2小時。4ml去離子水，2ml冰醋酸，14ml無水乙醇的混合液在磁力攪拌下緩慢滴加入，并維持攪拌2小時，制得二氧化鈦溶膠。將此溶膠浸涂于已有聚甲基丙烯酸甲酯膜的基底上，在60℃烘干。
三苯胺0.4克，成膜劑聚碳酸酯2克，溶解于39.6克二氯甲烷中，涂覆于二氧化鈦層之上，在70℃烘干，制得紫外探測器原型器件。
實施例2聚酰亞胺溶于無水乙醇溶液后浸涂于銅基片之上，在80℃烘干。
1ml鈦酸四丁酯與99ml無水乙醇混合，室溫磁力攪拌10小時。加入4ml去離子水、20ml冰醋酸、4ml無水乙醇的混合液，并維持攪拌6小時，制得二氧化鈦溶膠。將此溶膠旋涂于已有聚酰亞胺膜的基底上，在100℃烘干。
聚乙烯基咔咗1克，成膜劑聚苯乙烯0.2克，共同溶于1克二氧六環(huán)中，涂覆于二氧化鈦層之上，在90℃烘干，制得紫外探測器原型器件。
實施例3聚碳酸酯溶于丙酮溶液后涂于鎂基片之上，在70℃烘干。
15ml鈦酸四丁酯與100ml無水乙醇混合，室溫磁力攪拌0.5小時。緩慢加入16ml去離子水、10ml冰醋酸、20ml無水乙醇組成的混合液，并維持攪拌4小時，制得二氧化鈦溶膠。將此溶膠涂于已有聚碳酸酯膜的基底上，在70℃烘干。
苯腙0.8克，成膜劑聚酯0.4克，共同溶于0.8克二氯甲烷中，涂覆于二氧化鈦層之上，在60℃烘干，制得紫外探測器原型器件。
實施例4將聚苯乙烯溶于丙酮溶液后涂于鋁基片之上，在100℃烘干。
20ml鈦酸四丁酯與50ml無水乙醇混合，室溫磁力攪拌2小時。2ml去離子水，15ml冰醋酸，4ml無水乙醇的混合液在磁力攪拌下緩慢滴加入，并維持攪拌2小時，制得二氧化鈦溶膠。將此溶膠浸涂于已有聚苯乙烯膜的基底上，在80℃烘干。
聚苯乙烯撐1克，成膜劑聚酰亞胺0.3克，溶解于99克二氧六環(huán)中，涂覆于二氧化鈦層之上，在100℃烘干，制得紫外探測器原型器件。
實施例5將聚酯溶于丙酮溶液后涂于鋁基片之上，在80℃烘干。
190ml鈦酸四丁酯與220ml無水乙醇混合，室溫磁力攪拌4小時。1ml去離子水，10ml冰醋酸，30ml無水乙醇的混合液在磁力攪拌下緩慢滴加入，并維持攪拌1小時，制得二氧化鈦溶膠。將此溶膠浸涂于已有聚酯膜的基底上，在60℃烘干。
四苯基聯(lián)苯胺0.6克，成膜劑聚甲基丙烯酸甲酯2克，溶解于10克二氯甲烷中，涂覆于二氧化鈦層之上，在60℃烘干，制得紫外探測器原型器件。
實施例6將聚甲基丙烯酸甲酯溶于丙酮溶液后涂于鋁基片之上，在60℃烘干。
20ml鈦酸四丁酯與172ml無水乙醇混合，室溫磁力攪拌6小時。8ml去離子水，70ml冰醋酸，18ml無水乙醇的混合液在磁力攪拌下緩慢滴加入，并維持攪拌2小時，制得二氧化鈦溶膠。將此溶膠浸涂于已有聚甲基丙烯酸甲酯膜的基底上，在70℃烘干。
聯(lián)吡啶1克，成膜劑聚苯乙烯1克，溶解于2克二氯甲烷中，涂覆于二氧化鈦層之上，在70℃烘干，制得紫外探測器原型器件。
實施例7將聚酰亞胺溶于丙酮溶液后涂于鋁基片之上，在70℃烘干。
1ml鈦酸四丁酯與80ml無水乙醇混合，室溫磁力攪拌8小時。1ml去離子水，5ml冰醋酸，30ml無水乙醇的混合液在磁力攪拌下緩慢滴加入，并維持攪拌5小時，制得二氧化鈦溶膠。將此溶膠浸涂于已有聚酰亞胺膜的基底上，在100℃烘干。
吡唑啉4克，成膜劑聚酰亞胺0.8克，溶解于40克二氯六環(huán)中，涂覆于二氧化鈦層之上，在100℃烘干，制得紫外探測器原型器件。
權(quán)利要求
1.一種用于紫外探測的有機-無機復合器件的制備方法，其特征在于其制備步驟為1)在基底上涂覆一層阻隔材料，并在60℃-100℃烘干，得到阻隔層；2)將鈦酸四丁酯以1-50％的體積比濃度溶解于無水乙醇中，加入由去離子水、冰醋酸、無水乙醇組成的混合液，攪拌0.5-10小時后得到二氧化鈦溶膠；3)將二氧化鈦溶膠旋涂或浸涂于阻隔層上，并在60℃-100℃烘干，得到二氧化鈦層；4)將有機層物質(zhì)以1-50％的重量比濃度溶解于二氯甲烷或二氧六環(huán)中，加入成膜劑后，浸涂或旋涂于二氧化鈦層上，并在60-100℃烘干，得到有機層，制成紫外探測的有機-無機復合器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫外探測的有機-無機復合器件的制備方法，其特征在于所用基底材料為鋁、銅或鎂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫外探測的有機-無機復合器件的制備方法，其特征在于所述的阻隔材料為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰亞胺或聚酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫外探測的有機-無機復合器件的制備方法，其特征在于所述的混合液中去離子水與冰醋酸的體積比為1∶0.5～1∶10，去離子水與無水乙醇的體積比為1∶1～1∶30。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫外探測的有機-無機復合器件的制備方法，其特征在于所述的鈦酸四丁酯的乙醇溶液與由去離子水、冰醋酸、無水乙醇組成的混合液的體積比為1∶0.1～1∶0.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫外探測的有機-無機復合器件的制備方法，其特征在于所述的二氧化鈦層為銳鈦礦相，為多孔結(jié)構(gòu)，晶粒直徑為10-20nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫外探測的有機-無機復合器件的制備方法，其特征在于所述的二氧化鈦層膜厚為0.01-100μm，有機層膜厚為0.1-100μm。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫外探測的有機-無機復合器件的制備方法，其特征在于所述的有機層物質(zhì)為三苯胺及其衍生物、苯腙及其衍生物、四苯基聯(lián)苯胺及其衍生物、聚乙烯基咔咗及其衍生物、聯(lián)吡啶及其衍生物、吡唑啉及其衍生物、聚苯乙烯撐及其衍生物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于紫外探測的有機-無機復合器件的制備方法，其特征在于所述的成膜劑為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚酯，有機層物質(zhì)與成膜劑的質(zhì)量比為1∶5～5∶1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機－無機復合紫外探測器及其制備方法。其制備步驟為1)在基底上涂覆一層阻隔材料，烘干，得到阻隔層；2)將鈦酸四丁酯以1－50％的體積比濃度溶解于無水乙醇中，加入由去離子水、冰醋酸、無水乙醇組成的混合液，攪拌，得到二氧化鈦溶膠；3)將二氧化鈦溶膠旋涂或浸涂于阻隔層上，烘干，得到二氧化鈦層；4)將有機層物質(zhì)以1－50％的重量比濃度溶解于二氯甲烷或二氧六環(huán)中，加入成膜劑后，浸涂或旋涂于二氧化鈦層上，烘干，得到有機層，制成紫外探測的有機－無機復合器件。本發(fā)明充分綜合了有機材料價格低廉、結(jié)構(gòu)易調(diào)、可大面積制作，以及無機材料穩(wěn)定性好的優(yōu)點，其工藝簡單，易于實現(xiàn)，并可以有效地降低成本。
文檔編號H01L51/48GK101034734SQ20071006795
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者吳剛, 韓延剛, 汪茫, 陳紅征 申請人:浙江大學