g-C3N4/Bi2S3復合材料寬光譜光電探測器制備及其性能研究

方向明，容萍，任帥，王兆陽，高世勇，王金忠

（1 太原學院材料與化學工程系，太原030032）

（2 哈爾濱工業大學材料科學與工程學院，哈爾濱150001）

0 引言

光電探測器因其可將光信號轉換為電信號這一特性而被廣泛應用于軍事和民用的各個領域，例如導彈預警、火災探測、化學分析、生物成像以及光通信等［1，2］。特別是基于半導體的光電探測器由于具有響應速度快、靈敏度高、體積小和重量輕等優點，越來越受到人們的關注［3］。迄今為止，制備半導體光電探測器的材料主要有TiO2、ZnO、CdS 和g-C3N4等。其中，g-C3N4不僅具有獨特的電子結構，優異的熱穩定性和化學穩定性，而且無毒，原料充足并適合規模化制備，被認為在光電探測領域有著廣闊的發展前景［4］。然而，g-C3N4中生成的光生載流子復合較快，這在一定程度上限制了g-C3N4光電探測器的性能。此外，g-C3N4的帶隙約為2.7 eV，只能對460 nm 以下的光實現有效探測［5］，難以滿足當前對覆蓋多波段寬光譜探測器的迫切需求。因此，為了提高基于g-C3N4納米材料光電探測器的探測效率，同時拓寬其光探測范圍，與其它窄帶隙材料復合被認為是一種有效的方法。

硫化鉍（Bi2S3）作為一種重要的窄帶隙半導體（1.3 eV），具有高效的可見光吸收能力，常被用作光探測材料［6］。例如，YU Huan 等［7］制備了基于Bi2S3納米棒的可見光探測器。Bi2S3納米帶作為光敏材料被XU Jinzhuo 等［8］用于寬光譜探測器中。CHAO Junfeng 等［9］獲得了具有良好電流特性的Bi2S3納米棒柔性探測器。值得注意的是，Bi2S3的導帶電位和價帶電位均比g-C3N4的更負，兩者復合后可形成II 型能帶結構。……