專利名稱：用于紫外探測的有機－無機復合器件的制備方法
技術領域：
本發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：
早在20世紀50年代，人們就開始了對紫外探測技術的研究。紫外探測技術是繼紅外和激光探測技術之后發展起來的又一軍民兩用光電探測技術。20世紀80年代后期，繼紅外對抗和反對抗技術的日趨成熟，紫外對抗和反對抗技術也越來越受到軍方的重視。國外在紫外技術的軍用研究方面已經取得了一定的進展。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年在海灣戰爭中曾投入實戰。紫外探測技術在醫學、生物學方面也有著廣泛的應用，特別是近幾年在皮膚病診斷方面有著獨特的應用效果。利用紫外探測技術在檢測診斷皮膚病時可直接看到病變細節。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射探測器，光伏探測器和光電導探測器。光發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，則足以使材料內一些電子完全脫離材料從表面逸出。這種現象叫做光電子發射，利用這種效應制成的探測器就是光電子發射探測器。光伏探測器的原理是對p-n結或p-i-n結加上反向偏壓，則當結區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激活到能導電的自由狀態，從而使半導體電導率增加，這種現象叫做光電導效應。根據光電導效應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，但它們都無法實現大面積制作。LinHao-Wu等人以三苯胺衍生物為基礎，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、結構易調，以及無機材料穩定性好等優點，其工藝簡單，易于實現，并可以有效地降低成本。
發明內容
本發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)將有機層物質以1-50％的重量比濃度溶解于二氯甲烷或二氧六環中，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。
本發明的優點是可以充分利用有機材料價格低廉、結構易調，以及無機材料穩定性好等優點。其工藝簡單，易于實現，并可以有效地降低成本。
圖1是本發明的有機-無機復合紫外探測器的結構示意圖；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；二氧化鈦層呈現多孔結構，有利于有機層物質分子的滲入，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；圖3是本發明的有機-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，表明其在紫外區探測的特點；圖4是本發明的有機-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的倒數表示，E1/2＝I×t1/2，I為光照強度，t1/2為半衰期。E1/2的倒數越大，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是本發明的有機-無機復合紫外探測器的穩定性曲線。結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，發現器件在0.3mW/cm2的光照強度下，連續照射60小時后性能基本沒有變化。在1mW/cm2紫外光下連續照射30小時，性能下降約22％，之后趨于穩定。基本可以滿足實際應用的需要。
具體實施例方式
通過如下實施例對本發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)將有機層物質以1-50％的重量比濃度溶解于二氯甲烷或二氧六環中，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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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，為多孔結構，晶粒直徑為10-20nm。
7.根據權利要求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.據權利要求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為三苯胺及其衍生物、苯腙及其衍生物、四苯基聯苯胺及其衍生物、聚乙烯基咔咗及其衍生物、聯吡啶及其衍生物、吡唑啉及其衍生物、聚苯乙烯撐及其衍生物。
9.根據權利要求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，有機層物質與成膜劑的質量比為1∶5～5∶1。
全文摘要
本發明公開了一種有機－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)將有機層物質以1－50％的重量比濃度溶解于二氯甲烷或二氧六環中，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。本發明充分綜合了有機材料價格低廉、結構易調、可大面積制作，以及無機材料穩定性好的優點，其工藝簡單，易于實現，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 優先權日2007年4月10日
發明者吳剛, 韓延剛, 汪茫, 陳紅征 申請人:浙江大學