基于紫外透明导电电极的广谱光电化学型紫外探测器研究

基本信息
批准号:61804092
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:王有庆
学科分类:
依托单位:陕西科技大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘晓静,范亚红,宋帆,骞来来,师博
关键词:
金属纳米线新型紫外探测器光电化学透明导电薄膜响应谱
结项摘要

Photoelectrochemical UV detector has attracted much attention of researchers due to its simple preparation process, low-cost and fast response. However, the low light utilization caused by the structure defects leads to a narrow response spectrum and low responsitivity..This project intends to prepare metal nanowire interstitial networks by solution method, hydrothermal method and sputtering method, respectively. Based on this, we plan to design the UV transparent conductive electrode and investigate the optical transmission mechanism and conductive mechanism of thin films. We furhter deposited wide-bandgap semiconductor nanostructures on the new electrode by low-tempreture method. Finally, the detection range of the photoelectrochemical UV detector is broadened and the responsitivity is enhanced. Based on the experimental results, the light absorption, carrier transport and recombination mechanism in photoelectrochemical systems are investigated. Additionally, the project will study the effects of semiconductor nanostructures, electrode contacts and band structure on the performance of the UV detector. The implementation of this project will provide a new approach and scientific basis for the performance improvement and practical application of photoelectrochemical UV detector.

新型光电化学紫外探测器以其制作简单廉价、自供能、响应速度快等特性在紫外探测领域展示了广阔的应用前景。但是紫外光源利用率低的问题导致其可探测范围过窄、响应度过低,严重限制了器件的进一步发展和应用。.本项目针对上述问题,拟通过溶液法、水热法、溅射法等方法制备出多种类型的金属纳米线镂空网络,并基于此设计出紫外透明导电电极,构建高紫外光利用率的新型器件结构。进一步通过低温方法在紫外透明导电电极上沉积二氧化钛纳米薄膜,实现光电化学紫外探测器探测范围的展宽和响应度的提升。结合实验结果,研究半导体纳米结构、电极接触以及能带结构对探测器性能的影响,揭示金属纳米线电极在光电化学体系中对光吸收、载流子输运与复合的影响机制。本研究项目的实施将为光电化学紫外探测器性能的大幅提升和其在民用领域的应用提供新的思路和科学依据。

项目摘要

紫外探测器在生产生活中具有重要应用,光电化学型紫外探测器是一种新型的光伏固液结紫外探测器,其突出的优点为制作简单、成本低廉、响应速度快,在民用领域有广阔的应用前景。传统光电化学紫外探测器由于电极的紫外滤过效应导致其探测范围过窄、响应度过低。针对上述问题,本项目基于一种特殊的物理模板法设计并制备出了具有交联结构的二维金属纳米线网络,转移至石英衬底以后得到了在可见和紫外波段均具有良好透光性的透明导电电极,整体透过率大于80%,方阻小于2 Ω/square。研究了电极透光性和导电性的协同机制,并通过沉积保护层对电极的机械稳定性、热稳定性、抗氧化性进行了优化。进一步通过低温方法在紫外透明导电电极上沉积了TiO2纳米活性层,实现了光电化学紫外探测器探测范围的展宽和响应度的提升,器件的响应范围由300 nm-400 nm大幅扩展至200 nm-400 nm。另外,器件中有关光吸收、载流子输运与复合的机制得到了明确,揭示了阻挡层在基于金属纳米线电极的光电化学器件中的重要作用。本项目研究成果将为光电化学紫外探测器性能的大幅提升和其在民用领域的应用提供有价值的思路和科学依据,项目设计的纳米级网络状金属电极有望在改善微型紫外探测器载流子输运方面起到积极作用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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