一种光敏电容器及其制备方法技术

本发明专利技术属于电容器技术领域，具体涉及一种光敏电容器及其制备方法，所述光敏电容器包括上层板、上电极、CuWO4‑

【技术实现步骤摘要】
一种光敏电容器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电容器
，具体涉及一种光敏电容器及其制备方法。

技术介绍

[0002]光电容效应是一种内光电效应，是指在外部光照下半导体或绝缘体物质的介电常数或电容常数发生变化的情况。一般情况下，绝大多数半导体或绝缘体的光电容变化不显著。实验发现在较强辐射条件下或者某些特殊材料（如ZnS
‑
CdS、SrTiO3、有机聚合物）中，光致变容效应十分显著。在精密电子仪器设中必须考虑光致变容的影响，需要对电容元件做必要的避光。与此同时光电容效应在光电领域也有着重要潜在应用。光敏电容器是基于光致变电容效应原理的一种光电器件，通过调节光照改变其内部电容，从而实现对电路中电容的调控。
[0003]中国专利CN201510465003.7公开了一种基于小极化子效应的光敏电容器，该光敏电容器中的介电材料层由TiO2制成，在介电材料层的两侧均依次设有导电层和封装层，但是TiO2带隙值高，对太阳光的利用不足，限制了其应用范围。TiO2可以通过元素掺杂或通过与其他半导体材料的耦合进行改性，但是由于在TiO2改性过程中对其晶界会产生影响，而晶界的变化会导致介电常数减小，这对于光敏电容的提升是一大阻碍。因此，亟需开发一种既能够能够高效利用太阳光又不降低介电常数的光敏电容器，扩大其实际应用范围。

技术实现思路

[0004]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种光敏电容器及其制备方法，目的是解决传统改性的光敏电容器对太阳光的利用不足和介电常数减小的问题。
[0005]（二）技术方案为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种光敏电容器，包括上层板、上电极、CuWO4‑
TiO2介电层、下电极、下层板和导电线，所述下层板设置在下电极的下部，所述上层板设置在上电极的上部，所述CuWO4‑
TiO2介电层位于上电极和下电极之间，所述导线设置有两根，分别连接上电极和下电极，所述CuWO4‑
TiO2介电层是在二氧化钛薄膜正反两面与CuWO4烧结得到的。
[0006]优选的，所述上层板和下层板的厚度为200
‑
300μm，且为透明有机玻璃板。
[0007]优选的，所述上电极为柱形金属铝薄膜层，厚度为80
‑
130nm，直径为2
‑
4mm。
[0008]优选的，所述下电极为金属银薄膜层，厚度为80
‑
130nm。
[0009]优选的，所述二氧化钛薄膜为厚度为100
±
10nm的金红石二氧化钛薄膜。
[0010]本专利技术提出的光敏电容器的制备方法如下：（1）将Cu（NO3）2加入到在乙酸中形成溶液A，将钨粉溶解在浓过氧化氢溶液中，并在冰浴中搅拌，接着加入溶液A继续搅拌进行反应成溶胶状态，得到CuWO4前驱体溶胶；（2）取一半步骤（1）制得的CuWO4前驱体溶胶倒入平底模具中均匀摊平后，将金红
石二氧化钛薄膜平铺在CuWO4溶胶表面，再将剩余的CuWO4溶胶均匀涂覆在金红石二氧化钛薄膜表面，在常压下经单向加压成复合层，将复合层转移至马弗炉中退火后得到CuWO4‑
TiO2介电层；（3）组装：将上层板、金属铝薄膜层、CuWO4‑
TiO2介电层、金属银薄膜层和下层板裁剪成相同长、宽尺寸，并依次叠放，在叠放过程中将两根导线分别插入上层板和金属铝薄膜层之间、金属银薄膜层和下层板之间，再通过单向加压成光敏电容器。
[0011]优选的，所述步骤（1）的溶液A中Cu（NO3）2在乙酸中的质量分数为30%，所述Cu（NO3）2、钨粉、浓过氧化氢的质量比为4.5
‑
4.8:2:10
‑
12，所述过氧化氢的浓度为20%。
[0012]优选的，所述步骤（2）中加压压力为250
‑
350Mpa，保压时间为3
‑
5min，所述退火温度为600
‑
650℃，退火时间为2
‑
4h。
[0013]优选的，所述步骤（3）中加压压力为200
‑
300Mpa，保压时间为3
‑
5min。
[0014]（三）有益技术效果（1）本专利技术提出的一种光敏电容器，利用CuWO4对金红石二氧化钛进行改性复合作为介电层，晶界充当电子
‑
空穴复合中心，而CuWO4具有比二氧化钛更低的带隙，能够有效吸收太阳光谱中的大部分可见光，CuWO4上入射的光子能够激发电子进入半导体的导带，并在价带上留下空穴，这些空穴会诱导金红石二氧化钛产生小极化子，保持了较高的介电常数，能够有效提高光敏电容器的电容，在去除光照后，由于小极化分子会有一个相当长的寿命，介电层中变大的介电常数衰减非常缓慢，使得该光敏电容器能够有效利用太阳光进行电容的调控；（2）本专利技术提出的一种光敏电容器及其制备方法，通过将CuWO4溶胶平铺在金红石二氧化钛薄膜的两面压紧，使得CuWO4与金红石二氧化钛薄膜紧密接触后，经过高温煅烧、退火，在烧结过程中CuWO4的溶胶中含有的剩余的过氧化氢促使二氧化钛和CuWO4之间通过化学键作用结合得到介质层，CuWO4与TiO2的复合提高了介质层体系对电荷的分离效率，扩展了其光谱响应范围，将介质层与各部件进行组装得到光敏电容器；（3）本专利技术提出的一种光敏电容器及其制备方法，利用CuWO4对金红石二氧化钛进行改性复合作为介电层，相对于混合掺杂而言，CuWO4对金红石二氧化钛之间形成了稳定的晶界面，晶界充当电子
‑
空穴复合中心，为其保持较高的介电常数提供了基础。
具体实施方式
[0015]为实现上述目的，本专利技术提供如下实施例和对比例：实施例1一种光敏电容器的制备方法如下：（1）将4.5gCu（NO3）2加入到在10.5g乙酸中形成溶液A，将2g钨粉溶解在10g浓度为20%的过氧化氢溶液中，并在冰浴中搅拌，接着加入溶液A继续搅拌进行反应成溶胶状态，得到CuWO4前驱体溶胶；（2）取一半步骤（1）制得的CuWO4前驱体溶胶倒入平底模具中均匀摊平后，将厚度为100nm的金红石二氧化钛薄膜平铺在CuWO4溶胶表面，再将剩余的CuWO4溶胶均匀涂覆在金红石二氧化钛薄膜表面，在常压下经单向加压压力为250Mpa，保压时间为5min加压成复合层，将复合层转移至马弗炉中经过550℃退火2h后得到CuWO4‑
TiO2介电层；
（3）组装：将透明有机玻璃板、金属铝薄膜层、CuWO4‑
TiO2介电层、金属银薄膜层和透明有机玻璃板裁剪成3cm
×
4cm的长方形，并依次叠放，在叠放过程中将两根导线分别插入透明有机玻璃板和金属铝薄膜层之间、金属银薄膜层和透明有机玻璃板之间，再通过单向加压压力为200Mpa，保压5min，制成光敏电容器。
[0016]实施例2一种光敏电容器的制备方法如下：（1）将4.8gCu（NO3）2加入到在11.2g乙酸中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光敏电容器，其特征在于，包括上层板、上电极、CuWO4‑
TiO2介电层、下电极、下层板和导电线，所述下层板设置在下电极的下部，所述上层板设置在上电极的上部，所述CuWO4‑
TiO2介电层位于上电极和下电极之间，所述导线设置有两根，分别连接上电极和下电极，所述CuWO4‑
TiO2介电层是在二氧化钛薄膜正反两面与CuWO4烧结得到的。2.根据权利要求1所述的一种光敏电容器，其特征在于，所述上层板和下层板的厚度为200
‑
300μm，且为透明有机玻璃板。3.根据权利要求1所述的一种光敏电容器，其特征在于，所述上电极为柱形金属铝薄膜层，厚度为80
‑
130nm，直径为2
‑
4mm。4.根据权利要求1所述的一种光敏电容器，其特征在于，所述下电极为金属银薄膜层，厚度为80
‑
130nm。5.根据权利要求1所述的一种光敏电容器，其特征在于，所述二氧化钛薄膜为厚度为100
±
10nm的金红石二氧化钛薄膜。6.一种根据权利要求1
‑
5任意一项所述光敏电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将Cu（NO3）2加入到在乙酸中形成溶液A，将钨粉溶解在浓过氧化氢溶液中，并在冰浴中搅拌，接着加入溶液A继续搅拌进行反应成溶胶状态，得到CuWO4前驱体溶胶；（2）取一半步骤（1）制...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱少敏，刘春燕，
申请(专利权)人：鹏盛国能深圳新能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：