专利名称：一种光电传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种光电传感器。
背景技术：
随着科学技术的发展，传感器在各领域中也应用得越来越多。其中，光电传感器作为传感器中的一员在各领域中起着重要的作用。光电传感器可以使用其光敏元件将光信号转换成电信号，主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计算、导弹制导、光学成像、光电通信、和红外遥感等。随着科学技术的发展，人们对光电传感器的要求也越来越高，如要求光电传感器的功耗更小、灵敏度更高、更适应外界环境等。然而，现有的光电传感器难以同时满足以上条件。

发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种光电传感器，以使光电传感器的功耗更小、灵敏度更高、更适应外界环境，技术方案如下一种光电传感器，包括光敏元件，所述光敏元件由纳米材料三硒化二铟构成。优选的，所述光电传感器为光敏电阻型。优选的，所述光电传感器为场效应晶体管型。优选的，所述光敏元件为三硒化二铟构成的单根纳米线。优选的，所述光敏元件由多根三硒化二铟纳米线组成。优选的，所述多根三硒化二铟纳米线形成网络膜结构。通过应用以上技术方案，本发明能够使用纳米材料三硒化二铟构成光电传感器的光敏元件，由于纳米材料三硒化二铟的尺寸很小，因此功耗很低。同时，经过试验发现本发明光敏元件的灵敏度较高，有较宽的温度适应性和较宽的光谱响应。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实验测得的单根三硒化二铟纳米线构成的光敏元件在时间间隔为 50秒的多次可重复开关效应；图2为本发明实验测得的单根三硒化二铟构成的光敏元件在不同光照强度下和光电流的关系；图3为本发明实验测得的单根三硒化二铟构成的光敏元件在不同波长 (254nm-800nm)的光照下和开关比率的关系；图4为本发明实验测得的单根三硒化二铟构成的光敏元件在不同温度下受到
3550nm波长光照时的电流响应；图5为本发明实施例提供的一种光电传感器的结构示意图；图6为本发明实施例提供的另一种光电传感器的结构示意图。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。本发明实施例公开的一种光电传感器，包括光敏元件，光敏元件由纳米材料三硒化二铟(In2Sii3)构成。其中，光敏元件可以为三硒化二铟构成的单根纳米线(也可以称为单根三硒化二铟纳米线)或纳米棒，当然也可以由多根三硒化二铟纳米线或纳米棒组成。在实际应用中， 光敏元件还可以为三硒化二铟构成的单个量子点。当然，本领域技术人员可以理解的是，以上纳米线、纳米棒和单个量子点的任意组合构成的光敏元件也可以完成本发明。其中，当多根三硒化二铟纳米线的数量较多时，多根三硒化二铟纳米线可以形成网络膜结构。In2Se3是一种直接带隙硫系半导体材料，在纳米尺度下有着优异的光敏特性。相比于它的块体材料，纳米材料由于量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等一系列优势，以纳米材料组装的器件会显示出更加优良的性能，例如对环境更加高的敏感度，更快的响应速度和更加小的工作能耗等。Inje3构成的纳米线、纳米棒等低维纳米结构对光有着灵敏的感应。图1所示为实验测得的单根三硒化二铟纳米线构成的光敏元件在时间间隔为50 秒的多次可重复开关效应。实验中所使用的照射光为可见光，其强度为6mW/cm。电路中的光电流强度和暗电流分别稳定在5. OpA和45fA上下，说明该器件具有非常稳定的开关效应及较大的开关比(>100)。图2所示为实验测得的单根三硒化二铟构成的光敏元件在不同光照强度下和光电流呈线性关系。通过实验测得在给予不同的可见光光照强度下，光电流随着光照强度的增加而线性增加。由此，实现了由光电传感器对光强的定量探测，从而也可以通过此M2Se53 纳米线光电器件由光强的变化来实现对电学信号的调控。图3所示为实验测得的单根三硒化二铟构成的光敏元件在不同波长 (254nm-800nm)的光照下和开关比率的关系。通过实验测得在较宽波长范围的光照下，光敏元件都呈现较大的开关比率。在同样的光照强度下，对于紫外波段的光开关比率比较大， 而在可见光波段的光开关比率却在一个比较小的范围内减小，当光波长小于750nm时，开关比均大于20。而当光波长超过750nm以后，开关比急剧下降。由此可得，单根^2Sei3纳米线组装器件实现了对宽波长范围的探测(从紫外光到可见光)。图4所示为本发明实验测得的单根三硒化二铟构成的光敏元件在不同温度下受到550nm波长光照时的电流响应。从图中可以看出器件的开关比率随着温度的下降而剧烈增加，在7K温度下的开关比率为2000倍，而在室温下的开关比率子约为200倍，两者之间有着近十倍的增加。在300K温度下，仍然具有大于80的开关比。因此，In2^3纳米线构成的光敏探测器件可以实现在超低温和低温、常温及高于室温下的较宽温度范围内的光探测功能。本发明实施例提供的一种光电传感器，能够使用纳米材料三硒化二铟构成光电传感器的光敏元件，由于纳米材料三硒化二铟的尺寸很小，因此功耗很低。同时，经过以上试验发现本发明光敏元件的灵敏度较高，有较宽的温度适应性和较宽的光谱响应。如图5所示，本发明实施例提供的一种光电传感器可以为光敏电阻型或称光导管。其中，光敏电阻可以通过不同光照强度下所产成的电阻值的大小(或特定电压下的光电流)来实现对光照强度的检测。如图5所示，光敏电阻由元件电极垫2和三硒化二铟纳米结构光敏电阻1构成。光敏电阻是最常见的光传感器。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)。当有光照时，光敏材料载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。在外电场的作用下，光电载流子参于导电，形成比暗电流大得多的光电流。光电流的大小与光照强度成一定比例关系， 于是在电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。本发明实施例提供的一种光电传感器，能够使用纳米材料三硒化二铟构成光电传感器的光敏元件，由于纳米材料三硒化二铟的尺寸很小，因此功耗很低。经过试验发现本发明光敏元件的灵敏度较高，有较宽的温度适应性和较宽的光谱响应。如图6所示，本发明实施例提供的一种光电传感器还可以为场效应晶体管型。如图6所示，场效应晶体管由源极8，漏极6，背栅极7构成，其中三硒化二铟单根纳米线或多根纳米线网络膜结构构成通道5。本发明中的场效应晶体管除了具有光敏电阻能将光信号转换成电信号的功能外，还可以通过调节栅极电压对电信号控制的功能。本发明实施例提供的一种光电传感器，能够使用纳米材料三硒化二铟构成光电传感器的光敏元件，由于纳米材料三硒化二铟的尺寸很小，并具有特定的纳米尺寸效应，因此光电传感器功耗很低、具有很宽的光谱响应和温度适应性。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅是本发明的具体实施方式
，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种光电传感器，包括光敏元件，其特征在于，所述光敏元件由纳米材料三硒化二铟构成。
2.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述光电传感器为光敏电阻型。
3.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述光电传感器为场效应晶体管型。
4.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述光敏元件为三硒化二铟构成的单根纳米线。
5.根据权利要求1所述的光电传感器，其特征在于，所述光敏元件由多根三硒化二铟纳米线组成。
6.根据权利要求5所述的光电传感器，其特征在于，所述多根三硒化二铟纳米线形成网络膜结构。
全文摘要
本发明公开了一种光电传感器，使用纳米材料三硒化二铟构成光电传感器的光敏元件。由于纳米材料三硒化二铟的尺寸很小，因此功耗很低。同时，经过试验发现本发明光敏元件的灵敏度较高，有较宽的温度适应性和较宽的光谱响应。
文档编号G01D5/34GK102445223SQ201110286058
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者孙旭辉, 李洋, 李钦亮 申请人:苏州大学