本發(fā)明涉及電極薄膜制備，具體涉及一種紫外窗口電極及制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、紫外光電探測技術(shù)是一種利用半導(dǎo)體材料或其他特定材料對紫外光的響應(yīng)特性進(jìn)行探測的技術(shù)。紫外光的應(yīng)用范圍極為廣泛，涵蓋環(huán)境監(jiān)測、通信技術(shù)、軍事偵察以及生物醫(yī)療等多個重要領(lǐng)域，紫外光探測器對于這些應(yīng)用至關(guān)重要。其中，異質(zhì)結(jié)型紫外探測器因其出色的響應(yīng)速度、低暗電流和穩(wěn)定的性能表現(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)高效紫外光檢測的關(guān)鍵技術(shù)。

2、異質(zhì)結(jié)型紫外探測器對窗口電極要求較高，然而由于現(xiàn)有的電極材料，例如氧化銦錫（ito）、摻氟氧化錫（fto）、摻鋁氧化鋅（azo）禁帶不夠?qū)挘瑢Χ滩ㄗ贤饩€透過率較低，因此用作窗口電極，其探測波長一般局限在長波紫外區(qū)域（320~400nm）。雖然有一些文獻(xiàn)報(bào)道了無需窗口電極的光電導(dǎo)結(jié)構(gòu)和異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)探測器，探測極限可以到深紫外?，F(xiàn)有技術(shù)中有采用叉指電極作為窗口，然而由于紫外探測材料導(dǎo)電性差，電極間距小，對光利用率很低，導(dǎo)致器件響應(yīng)度較低，不具備推廣使用性?，F(xiàn)有技術(shù)中還有一些采用銀納米線、石墨烯等納米紫外透明導(dǎo)電材料作為電極用與紫外探測器的報(bào)道，然而這些電極材料也存在很多問題，例如，銀納米線具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、柔性和透光性，制備成導(dǎo)電薄膜的工藝簡單，是本領(lǐng)域廣泛選擇的窗口電極材料，但是銀納米線制備的薄膜存在與探測材料結(jié)合力低、界面結(jié)合不緊密，在工作電流較大工況下的信號穩(wěn)定性差難以保證，其次，銀納米線自身還存在接觸電阻大問題，過高的接觸電阻會降低銀納米線薄膜的光電性能和器件穩(wěn)定性；最后，銀納米線作為電極材料容易被氧化；為了解決銀納米線薄膜的結(jié)合力差，易被氧化等問題，通常會在其表面制備保護(hù)層，但是這樣會降低銀納米線薄膜的透光性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于以上技術(shù)問題，本發(fā)明目的在于提供一種紫外窗口電極。

2、本發(fā)明另一目的在于提供上述紫外窗口電極的制備方法，該方法制備的紫外窗口電極透明度高，導(dǎo)電性良好，在紫外探測材料表面具有很強(qiáng)的附著力抗氧化性能優(yōu)異，探測器響應(yīng)度高、探測穩(wěn)定信號，使用壽命長。

3、本發(fā)明第三個目的在于提供上述紫外窗口電極的應(yīng)用。

4、本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

5、一種紫外窗口電極，其特征在于：所述電極是由銀納米線薄膜和乙酰丙酮鉿制備的保護(hù)層形成的復(fù)合薄膜電極，復(fù)合薄膜電極包括銀納米線薄膜以及其表面的保護(hù)層，所述保護(hù)層是乙酰丙酮鉿為鉿源溶于甲醇、乙二醇甲醚和冰乙酸組成的混合溶劑中形成的保護(hù)層前驅(qū)液旋涂在銀納米線薄膜表面，然后退火形成的復(fù)合成分組成的薄膜層。

6、進(jìn)一步，所述保護(hù)層前驅(qū)液中乙酰丙酮鉿的濃度為0.1~2.0?mol/l，混合溶劑中甲醇、乙二醇甲醚的用量體積比為1:6~4:1，冰乙酸添加量為溶液總體積的2~10%。

7、進(jìn)一步，所述退火溫度為90~140?℃，退火時間為12~48?h。

8、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述退火是先在90~100?℃下退火0.5-2?h，然后在在120-160℃下退火12~48?h。

9、一種紫外窗口電極的制備方法，其特征在于：在紫外探測材料薄膜表面制備銀納米線薄膜，再在銀納米線薄膜表面制備保護(hù)層形成復(fù)合紫外窗口電極，所述保護(hù)層是以乙酰丙酮鉿為鉿源溶于混合溶劑中形成的保護(hù)層前驅(qū)液旋涂在銀納米線薄膜表面，然后退火形成的復(fù)合成分組成的薄膜層，所述混合溶劑是由甲醇、乙二醇甲醚和冰乙酸組成，其中乙酰丙酮鉿在甲醇中溶解度大，因此甲醇為溶解乙酰丙酮鉿的主要溶劑；乙二醇甲醚作為輔助溶劑防止單一甲醇溶劑揮發(fā)速度快，同時可以提高溶液與某些薄膜（如氧化鎳薄膜）的侵潤性；冰乙酸為穩(wěn)定劑，防止乙酰丙酮鉿接觸空氣中的水蒸氣沉淀，同時又容易在加熱過程中去除。

10、進(jìn)一步，所述保護(hù)層前驅(qū)液中乙酰丙酮鉿的濃度為0.1~2.0?mol/l，混合溶劑中甲醇、乙二醇甲醚的用量體積比為1:6~4:1，冰乙酸添加量為溶液總體積的2~10%。

11、進(jìn)一步，所述退火溫度為90~140?℃，退火時間為12~48?h。

12、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述退火是先在90~100?℃下退火0.5-2?h，然后在在120-160℃退火12~48?h。

13、90~100?℃的較低溫度退火目的是為了使得乙酰丙酮鉿溶液揮發(fā)、初步熱解和固化，同時保證銀納米線不會因?yàn)橥嘶饻囟冗^高電學(xué)性能下降。經(jīng)過上述步驟，銀納米線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初步保護(hù)，耐高溫和耐氧化能力有所提高。然后在120-160℃的較高溫度退火，實(shí)現(xiàn)乙酰丙酮鉿充分熱解，進(jìn)一步提高窗口電極的穩(wěn)定性和光學(xué)透過率。

14、在采用銀納米線制備窗口電極時，為了保證銀納米線薄膜透光率的同時，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在銀納米線制備的薄膜與探測材料結(jié)合力低、界面結(jié)合不緊密，其次，銀納米線自身還存在過高的接觸電阻，會降低銀納米線薄膜的光電性能和器件穩(wěn)定性，以及銀納米線作為電極材料容易被氧化的技術(shù)問題，本發(fā)明中采用乙酰丙酮鉿溶于復(fù)合有機(jī)溶劑中配制成前驅(qū)液，在沉積銀納米線薄膜后，在其表面沉積該前驅(qū)液，再退火制備成保護(hù)層。由于退火步驟及溶劑的選擇，對于最終熱解乙酰丙酮鉿的組分、晶粒組織結(jié)構(gòu)在比較明顯的影響，而不同組分、不同晶粒組織結(jié)構(gòu)的保護(hù)層的性質(zhì)也會存在差異，本發(fā)明在退火過程中通過把控退火溫度和時間，結(jié)合溶劑中不同成分在特定的退火步驟中呈不同程度的揮發(fā)，使得乙酰丙酮鉿在退火過程中形成復(fù)雜的分解、結(jié)晶過程，生成了成分介于乙酰丙酮鉿和氧化鉿的保護(hù)層，該保護(hù)層薄膜附著在銀納米線薄膜，形成了各組分分布均勻的致密結(jié)構(gòu)，對銀納米線形成了良好的包覆，體現(xiàn)出了優(yōu)異的界面結(jié)合力。此外，通過保護(hù)層與銀納米線薄膜的復(fù)合，形成的復(fù)合電極，有效提高了電極的電荷傳輸性能。

15、最具體地，一種紫外電極窗口電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

16、采用固含量為10?g/l，直徑為30~80?nm的銀納米線墨水，沉積到襯底表面，形成銀納米線薄膜，薄膜厚度為20~60?nm；

17、采用保護(hù)層前驅(qū)液沉積在銀納米線薄膜表面，然后進(jìn)行退火處理，形成復(fù)合組分組成的保護(hù)層，所述退火溫度為90~160?℃，退火時間為12~48?h，制備的保護(hù)層厚度為40~100?nm，所述保護(hù)層前驅(qū)液是以乙酰丙酮鉿為鉿源，溶于混合溶劑中形成濃度為0.1~2.0mol/l的保護(hù)層前驅(qū)液，混合溶液時由甲醇、乙二醇甲醚和冰乙酸組成，其中甲醇與乙二醇甲醚按照體積比為1:6~4:1，冰乙酸添加量為溶液總體積的2~10%。

18、上述紫外窗口電極在紫外探測中的應(yīng)用，具體應(yīng)用于制備紫外探測器。

19、上述探測器采用垂直異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)第一層為導(dǎo)電襯底，包括但不限于鉬玻璃、ito玻璃或fto玻璃，優(yōu)選ito玻璃，第二層為n型半導(dǎo)體薄膜，包括但不限于zno、tio2薄膜，優(yōu)選tio2薄膜，第三層為bi2o3中間層，目的是提高探測器的信號穩(wěn)定性和響應(yīng)度，第四層為p型半導(dǎo)體薄膜，包括但不限于moo3、wo3和nio薄膜，優(yōu)選nio薄膜，第五層上述保護(hù)層與銀納米線形成的復(fù)合型紫外窗口電極。

20、一種紫外探測器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

21、制備半導(dǎo)體導(dǎo)電器件

22、正型結(jié)構(gòu)：以ito玻璃為襯底，在其表面旋涂制備tio2薄膜，在tio2薄膜表面依次旋涂制備bi2o3中間層和nio薄膜，形成正結(jié)構(gòu)導(dǎo)電器件；

23、制備復(fù)合電極

24、采用固含量為10g/l，直徑為30~80?nm的銀納米線墨水在導(dǎo)電器件表面線制備一層銀納米線薄膜，薄膜厚度為20~60?nm，再在銀納米線薄膜表面制備保護(hù)層形成復(fù)合紫外窗口電極，所述保護(hù)層是以乙酰丙酮鉿為鉿源溶于混合溶劑中形成的保護(hù)層前驅(qū)液旋涂在銀納米線薄膜表面，先在90~100?℃下退火0.5-2?h，然后在在120-160退火12~48?h；制備的保護(hù)層厚度為40~100?nm，所述保護(hù)層前驅(qū)液是以乙酰丙酮鉿為鉿源，溶于混合溶劑中形成濃度為0.1~2.0?mol/l的保護(hù)層前驅(qū)液，混合溶液時由甲醇、乙二醇甲醚和冰乙酸組成，其中甲醇與乙二醇甲醚按照體積比為1:6~4:1，冰乙酸添加量為溶液總體積的2~10%；

25、在電極薄膜的和ito空白區(qū)域采用銀膠制作電極引腳，得到完整的紫外光電探測器。

26、為了方便測試或更好的引出電極，可以對窗口電極進(jìn)行圖案化處理，比如借助掩膜版，先對銀納米線薄膜進(jìn)行圖案化，然后制備保護(hù)層薄膜，也可以線制備完整的銀納米線薄膜，在采用掩膜版在其表面制備保護(hù)層薄膜，然后去除出掩膜版圖案之外的銀納米線。

27、本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

28、本發(fā)明中以乙酰丙酮鉿制備前驅(qū)液，在銀納米線薄膜表面制備復(fù)雜組分組成的致密保護(hù)層，從而形成復(fù)合窗口電極，對銀納米線薄膜形成完整的包裹，保證了電極具有高透光性的同時，有效提高了電極與導(dǎo)電器件界面結(jié)合力，提高了電荷收集效率和傳輸穩(wěn)定性，從而提高了探測器探測性能，同時使得紫外探測器件具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性。