CN103904163A - 一种掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，将CdS粉末和乙酸铒粉体混合，取出混合粉体转入瓷舟中，在离瓷舟5厘米处摆放喷有厚为20-30纳米金薄膜硅衬底，封闭管式炉，抽出空气使达到真空，通入氩气，停止抽气，让氩气静止30分钟，再抽真空，这样反复3次；随后以每分钟25℃的升温速率把炉子温度升高到840℃，维持此温度2小时，然后降温到室温，通20sccm氩气，维持管内压强为150Torr；取出衬底，用镊子刮下一部分样品分散到乙醇中，利用掩膜版制备纳米器件，并引出纳米器件的电极导线；分3档接入放大器，装入封装的盒子中，制成三波段红外探测器。本发明制备方法简单，作为探测波长为457.5纳米，620纳米，955纳米的三波段光导型探测器。
Description
技术领域
本发明属于探测器领域，尤其涉及一种掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法。
背景技术
红外探测器是一种在安防工程中使用极为普遍的一类探测器，红外探测器是防盗报警系统中最关键的组成部分，直接决定系统的灵敏性与稳定性，是整个系统品质的保障。在电子防盗探测器领域，红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定，而深受广大专业人员的欢迎。人体都有恒定的体温，一般在37度左右，会发出特定波长10μm左右的红外线，红外探测器就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。红外探测器是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为10μm左右的红外辐射必须非常敏感。为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而报警。红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。在红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进人警戒区，人体发射的10微米左右的红外线通过菲涅尔透镜增强后聚集到热释电红外感应器上，热释电红外中的热释电元件感应到人体温度与背景温度的差异，温度发生变化，失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路检测处理后产生报警信号。
然而现在一般只有可探测单一波长的纳米材料，这些材料要么是探测紫光，要么是探测红光或绿光，目前还没有关于两波段探测材料及器件的报道，更别说三波段光探测材料或器件，而本发明及要研究并公开一种三波段光探测材料及器件的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，旨在解决现有只有可探测单一波长的纳米材料，目前还没有关于两波段探测材料及器件的报道的问题。
必要技术方案：
本发明是这样实现的，一种掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，该方法的步骤包括：
步骤一、将CdS粉末和乙酸铒粉体按质量比为50∶1的比例混合均匀，然后取出5-10克混合粉体转入瓷舟中，并将瓷舟放入管式炉中心位置处；
步骤二、在离瓷舟5厘米处摆放喷有厚为20-30纳米金薄膜的硅衬底，封闭管式炉，抽出空气使达到一定的真空度，并通入氩气，停止抽气，让氩气静止30分钟，再抽真空，这样反复3次；
步骤三、随后以每分钟25℃的升温速率把炉子温度升高到840℃，维持此温度2小时，然后降温到室温；
步骤四、取出沉积有掺杂Er3+的CdS纳米带的衬底，然后用镊子刮下一部分样品分散到乙醇中供制备器件用；
步骤五、利用掩膜版制备纳米器件：选取SiO2/Si作为衬底，将分散纳米带放在SiO2/Si衬底上形成掩膜版，在掩膜版上形成钛/金合金电极沉积，然后移去掩膜版，即制得纳米器件，并引出纳米器件的电极导线；
步骤六、将引出导线的器件分3档接入放大器，一并装入封装的盒子中，就制成三波段红外探测器。
次要技术方案：
进一步，在步骤二中，抽出空气，使管内真空度达到10-3-10-4Torr，并通入氩气，停止抽气，让氩气静止30分钟，再抽真空达10-3-10-4Torr，这样反复3次，尽可能除去管内空气，防止样品氧化。
进一步，在步骤三中，从升温到降温整个过程中炉内通入氩气，并维持管内压强为150Torr。
进一步，在步骤四中，掺杂Er3+的CdS纳米带长数10微米，宽5-10微米，厚约50-80纳米。
进一步，在步骤六中的盒子上表面透明，无吸收，便于光照射到纳米带器件上。
进一步，纳米器件的合金电极材料与纳米带形成欧姆接触。
进一步，用不同波长的光辐照该纳米器件，发现波长为457.5纳米，620纳米，955纳米等3个波长附近纳米带的电导大幅度增加，所以本发明可作为探测波长为457.5纳米，620纳米，955纳米的三波段光导型探测器。
进一步，该探测器可探测蓝光、红光和近红外光，故为多波段红外探测器。
本发明提供的掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，制备方法简单，原理清晰，掺杂Er3+的CdS纳米带的外形规则，表面光滑、平整，纳米带的厚度大约在20～60nm范围内；纳米带具有六方结构，晶格常数a=0.414nm、c=0.671nm；CdS纳米带的光致发光谱的谱峰位于405nm左右；CdS：Er3+纳米带的光致发光谱中观察到3个强的发光峰，用不同波长的光辐照该纳米器件，发现波长为457.5纳米，620纳米，955纳米等3个波长附近纳米带的电导大幅度增加，所以本发明可作为探测波长为457.5纳米，620纳米，955纳米的三波段光导型探测器。
附图说明
图1是本发明实施例提供的掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合附图对本发明的原理做进一步的描述：
结合附图1对本发明进行说明，本发明实施例是这样实现的，一种掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，该方法的步骤包括：
S101：将CdS粉末和乙酸铒粉体按质量比为50∶1的比例混合均匀，然后取出5-10克混合粉体转入瓷舟中，并将瓷舟放入管式炉中心位置处；
S102：在离瓷舟5厘米处摆放喷有厚为20-30纳米金薄膜的硅衬底，封闭管式炉，抽出空气使达到一定的真空度，并通入氩气，停止抽气，让氩气静止30分钟，再抽真空，这样反复3次；
S103：随后以每分钟25℃的升温速率把炉子温度升高到840℃，维持此温度2小时，然后降温到室温；
S104：取出沉积有掺杂Er3+的CdS纳米带的衬底，然后用镊子刮下一部分样品分散到乙醇中供制备器件用；
S105：利用掩膜版制备纳米器件：选取SiO2/Si作为衬底，将分散纳米带放在SiO2/Si衬底上形成掩膜版，在掩膜版上形成钛/金合金电极沉积，然后移去掩膜版，即制得纳米器件，并引出纳米器件的电极导线；
S106：将引出导线的器件分3档接入放大器，一并装入封装的盒子中，就制成三波段红外探测器。
进一步，在步骤S102中，抽出空气，使管内真空度达到10-3-10-4Torr，并通入氩气，停止抽气，让氩气静止30分钟，再抽真空达10-3-10-4Torr，这样反复3次，尽可能除去管内空气，防止样品氧化。
进一步，在步骤S103中，从升温到降温整个过程中炉内通入氩气，并维持管内压强为150Torr。
进一步，在步骤S104中，掺杂Er3+的CdS纳米带长数10微米，宽5-10微米，厚约50-80纳米。
进一步，在步骤S106中的盒子上表面透明，无吸收，便于光照射到纳米带器件上。
进一步，纳米器件的合金电极材料与纳米带形成欧姆接触。
进一步，用不同波长的光辐照该纳米器件，发现波长为457.5纳米，620纳米，955纳米等3个波长附近纳米带的电导大幅度增加，所以本发明可作为探测波长为457.5纳米，620纳米，955纳米的三波段光导型探测器。
进一步，该探测器可探测蓝光、红光和近红外光，故为多波段红外探测器。
本发明提供的掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，该方法的步骤包括：将CdS粉末和乙酸铒粉体按质量比为50∶1的比例混合均匀，然后取出5-10克混合粉体转入瓷舟中，并将瓷舟放入管式炉中心位置处；在离瓷舟5厘米处摆放喷有厚为20-30纳米金薄膜的硅衬底，封闭管式炉，抽出空气使达到一定的真空度，并通入氩气，停止抽气，让氩气静止30分钟，再抽真空，这样反复3次；随后以每分钟25℃的升温速率把炉子温度升高到840℃，维持此温度2小时，然后降温到室温；取出沉积有掺杂Er3+的CdS纳米带的衬底，然后用镊子刮下一部分样品分散到乙醇中供制备器件用；利用掩膜版制备纳米器件：选取SiO2/Si作为衬底，将分散纳米带放在SiO2/Si衬底上形成掩膜版，在掩膜版上形成钛/金合金电极沉积，然后移去掩膜版，即制得纳米器件，并引出纳米器件的电极导线；将引出导线的器件分3档接入放大器，一并装入封装的盒子中，就制成三波段红外探测器。
本发明提供的掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，制备方法简单，原理清晰，掺杂Er3+的CdS纳米带的外形规则，表面光滑、平整，纳米带的厚度大约在20～60nm范围内；纳米带具有六方结构，晶格常数a=0.414nm、c=0.671nm；CdS纳米带的光致发光谱的谱峰位于405nm左右；CdS：Er3+纳米带的光致发光谱中观察到3个强的发光峰，用不同波长的光辐照该纳米器件，发现波长为457.5纳米，620纳米，955纳米等3个波长附近纳米带的电导大幅度增加，所以本发明可作为探测波长为457.5纳米，620纳米，955纳米的三波段光导型探测器。所以本发明制得的红外探测器解决了面只有可探测单一波长的纳米材料，这些材料要么是探测紫光，要么是探测红光或绿光，目前还没有关于两波段探测材料及器件报道的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，其特征在于，该掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法的步骤包括：
步骤一、将CdS粉末和乙酸铒粉体按质量比为50∶1的比例混合均匀，然后取出5-10克混合粉体转入瓷舟中，并将瓷舟放入管式炉中心位置处；
步骤二、在离瓷舟5厘米处摆放喷有厚为20-30纳米金薄膜的硅衬底，封闭管式炉，抽出空气使达到真空，并通入氩气，停止抽气，让氩气静止30分钟，再抽真空，反复3次；
步骤三、随后以每分钟25℃的升温速率把炉子温度升高到840℃，维持2小时，然后降温到室温，直通20sccm的氩气；
步骤四、取出沉积有掺杂Er3+的CdS纳米带的衬底，然后用镊子刮下一部分样品分散到乙醇中供制备器件用；
步骤五、利用掩膜版制备纳米器件：选取SiO2/Si作为衬底，将分散纳米带放在SiO2/Si衬底上形成掩膜版，在掩膜版上形成钛/金合金电极沉积，然后移去掩膜版，即制得纳米器件，并引出纳米器件的电极导线；
步骤六、将引出导线的器件分3档接入放大器，一并装入封装的盒子中，就制成三波段红外探测器。
2.如权利要求1所述的掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，其特征在于，在步骤二中，抽出空气，使管内真空度达到10-3-10-4Torr，并通入氩气，停止抽气，让氩气静止30分钟，再抽真空达10-3-10-4Torr，反复3次。
3.如权利要求1所述的掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，其特征在于，在步骤三中，从升温到降温整个过程中炉内通入氩气，并维持管内压强为150Torr。
4.如权利要求1所述的掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，其特征在于，在步骤四中，掺杂Er3+的CdS纳米带长数10微米，宽5-10微米，厚50-80纳米。
5.如权利要求1所述的掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，其特征在于，在步骤六中的盒子上表面透明，无吸收，便于光照射到纳米带器件上。
6.如权利要求1所述的掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，其特征在于，纳米器件的合金电极材料与纳米带形成欧姆接触。
7.如权利要求1所述的掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，其特征在于，用不同波长的光辐照该纳米器件，发现波长为457.5纳米，620纳米，955纳米3个波长附近纳米带的电导大幅度增加，所以作为探测波长为457.5纳米，620纳米，955纳米的三波段光导型探测器。
8.如权利要求1所述的掺杂Er3+的CdS纳米带多波段红外探测器的制备方法，其特征在于，探测器可探测蓝光、红光和近红外光。
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