專利名稱：基于無序多壁碳納米管的紅外激光功率探測器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光電子學器件，特別涉及一種利用碳納米管制造的紅外激光功率探測器。
背景技術：
已有的紅外探測技術資料表明，紅外激光功率探測器元件主要采用對紅外光有一定光電響應特性的半導體材料、常規化合物材料以及特殊高分子復合材料等制成，其結構和原理也是多種多樣。碳納米管自其誕生以來，一直為人們所關注，燎原般地滲透到科研和生活的各個領域；合成制備碳納米管的成熟技術也多有報道。例如文獻[Zhang XF，Cao AY，Wei BQ，LiYH，Wei JQ，Xu CL，and Wu DH，CHEMICAL PHYSICS LETTERS 2002，362285-290]，[CiLJ，Wei JQ，Wei BQ，Liang J，Xu CL，and Wu DH，CARBON 2001，39(3)329-335]，[WeiJQ，Ci LJ，Jiang B，Li YH，Zhang XF，Zhu HW，Xu CL，and Wu DH，JOURNAL OF MATERIALSCHEMISTRY 2003，13(6)1340-1344]，[Yu Hao，Zhang Qunfeng，Wei Fei，Qian Weizhong，Luo Guohua，Carbon 41(2003)2855-2863]和[中國發明專利，公開號1456498]中均有相關的報道。文獻資料表明，碳納米管具有特殊的能級結構和優異的電學性質，但是，如何利用納米材料研制一種結構更簡單，制作方便且光電響應快的紅外激光功率探測器是目前值得研究的問題。
發明內容
本發明的目的是充分利用納米材料所具有的特殊的能級結構和優異的電學性質，開發研制一種具有結構簡單，制作方便，且對紅外波段光有敏感響應的紅外激光功率探測器。
本發明的技術方案如下一種基于無序多壁碳納米管的紅外激光功率探測器，其特征在于包括一片由多壁碳納米管粉末壓成的薄片，設置在薄片一側且與薄片緊密接觸的金屬基片和設置在薄片另一側的金屬導電薄膜，并在金屬導電薄膜和金屬基片上引出電極。
本發明提供一種基于無序多壁碳納米管粉末制成的激光功率探測器，相對于現有技術，結構簡單，制作方便，而且光電響應速度快，對紅外波段光非常敏感，其探測響應時間為秒量級。該器件在紅外激光功率測量領域具有廣闊的應用前景。
圖1為本發明所用多壁碳納米管的掃描電子顯微鏡圖像。
圖2為本發明實施例中多壁碳納米管薄片的縱剖面圖。
圖3為本發明提供的激光功率探測器實施例的結構示意圖。其中1為金屬基片，2為多壁碳納米管粉末壓制的薄片，3為銀膠薄膜，4表示激光光束的入射方向。
圖4為本發明提供的激光功率探測器對波長為780nm的紅外激光器的功率測量曲線。
圖5為本發明提供的激光功率探測器對波長為1064nm的紅外激光器的功率測量曲線。
圖6為本發明提供的激光功率探測器對波長為10.6μm的紅外激光器的功率測量曲線。
圖7為本發明提供的激光功率探測器在對激光功率進行測量時的時間響應曲線。
具體實施例方式
圖3是本發明激光功率探測器的結構示意圖，它包括一片由多壁碳納米管粉末壓成的薄片2，設置在薄片一側且與薄片緊密接觸的金屬基片1和設置在薄片另一側的金屬導電薄膜或金屬導電膠膜3，并在金屬導電薄膜和金屬基片上引出電極。本發明采用的多壁碳納米管粉末可以是用任何方法制備的多壁碳納米管；薄片可以采用圓形、方形或其它形狀；金屬導電薄膜可采用金、銀、銅、鋁等導電金屬制作，或采用含所述金屬的導電膠膜。制作方法是將多壁碳納米管粉末壓成薄片，然后將多壁碳納米管薄片的一側與金屬基片1緊密接觸，另一側覆以金屬導電薄膜或均勻涂敷金屬導電膠膜3。工作時，先把金屬導電薄膜或金屬導電膠膜3和金屬基片分別用導線和外電路測量儀表相連接，然后將被測紅外激光入射到金屬導電薄膜或金屬導電膠膜3上。研究結果證實，當紅外激光照射在該區域時，會在回路中產生光致電流，且這一電流的大小與激光光強在很大的區域范圍內呈線性關系。即當激光光強增大時，產生的電流也增大；反之，當激光光強減小時，產生的電流也減小，因而，可以通過測量光致電流的大小來達到檢測激光功率大小的目的。這樣，便構成了上述紅外激光功率探測器。
下面舉出一個具體實施例對本發明作進一步說明。
本發明采用多壁碳納米管粉末(微觀結構如圖1所示)壓制的層狀圓形薄片(側剖面圖如圖2所示)，圓片的一側涂敷銀膠薄膜，另一面與銅基片緊密接觸，構成無序多壁碳納米管紅外激光功率探測器(如圖3所示)。分別將780nm、1064nm和10.6μm的紅外激光4照射在銀膠薄膜上，均可產生較強的光致電流(分別如圖4、圖5、圖6所示)。該功率探測器最高實驗測量功率為10W(如圖6所示)。從該功率探測器對激光照射時的時間響應曲線(如圖7所示)可知，該功率探測器的測量響應時間小于3秒。
權利要求
1.一種基于無序多壁碳納米管的紅外激光功率探測器，其特征在于包括一片由多壁碳納米管粉末壓成的薄片(2)，設置在薄片一側且與薄片緊密接觸的金屬基片(1)和設置在薄片另一側的金屬導電薄膜(3)，并在金屬導電薄膜和金屬基片上引出電極。
全文摘要
基于無序多壁碳納米管的紅外激光功率探測器，該探測器包括一片由多壁碳納米管粉末壓成的薄片和一金屬基片，即把多壁碳納米管薄片的一面與金屬基片緊密接觸，另一面覆以金屬導電薄膜。工作時，先把金屬導電薄膜和金屬基片分別用導線和外電路測量儀表相連接，然后將被測紅外激光入射到金屬導電薄膜的表面，這樣，隨著入射光強的變化，電路中將產生不同強度的光致電流，且在光強增大時電流增大，光強減小時電流減小。本發明相對于現有技術，結構簡單，制作方便，而且光電響應速度快，對紅外波段光非常敏感，其探測響應時間為秒量級。該器件在紅外激光功率測量領域具有廣闊的應用前景。
文檔編號G01J1/42GK1632476SQ20051001117
公開日2005年6月29日 申請日期2005年1月14日 優先權日2005年1月14日
發明者劉曉萌, 孫家林, 朱嘉麟, 李俊林, 吳念樂 申請人:清華大學