WO 3 纳米片自供能紫外探测器的制备与性能 Fabrication and photoelectric properties of self-powered ultraviolet detector based on WO 3 nanosheets 1 first-author 朱建华（1981-），女，山西孝义人，硕士，讲师，2008年于西北工业大学获得硕士学位，主要从事光电材料制备与性能方面的研究。E-mail： qiqi20090704@163.com http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=45713879&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=45713896&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=45713885&type= 22.01332855 32.00400543 朱建华 （1981-），女，山西孝义人，硕士，讲师，2008年于西北工业大学获得硕士学位，主要从事光电材料制备与性能方面的研究。E-mail： qiqi20090704@163.com qiqi20090704@163.com 2 1 2 2 corresp E-mail： gaoshiyong@hit.edu.cn E-mail： gaoshiyong@hit.edu.cn 高世勇（1980-），男，山西大同人，博士，副教授，博士生导师，2010年于吉林大学获得博士学位，主要从事半导体材料与器件方面的研究。E-mail： gaoshiyong@hit.edu.cn http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=45713903&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=45713918&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=45713925&type= 22.01332855 32.00399780 高世勇 （1980-），男，山西大同人，博士，副教授，博士生导师，2010年于吉林大学获得博士学位，主要从事半导体材料与器件方面的研究。E-mail： gaoshiyong@hit.edu.cn gaoshiyong@hit.edu.cn 太原学院 材料与化学工程系，山西 太原 030032 太原学院 材料与化学工程系，山西 太原 030032 Department of Materials and Chemical Engineering， Taiyuan University， Taiyuan 030032， China Department of Materials and Chemical Engineering， Taiyuan University， Taiyuan 030032， China 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001 School of Materials Science and Engineering， Harbin Institute of Technology， Harbin 150001， China School of Materials Science and Engineering， Harbin Institute of Technology， Harbin 150001， China 为了实现在无外加电源情况下对紫外光的长时间探测，基于WO 3 纳米片制备了具有自供能特性的紫外探测器。采用水热法在FTO玻璃衬底上成功制备了WO 3 纳米片阵列，并通过SEM、XRD等手段对样品进行分析，研究结果显示，长度约为2 μm、厚度约为200 nm的单斜相WO 3 纳米片均匀致密地生长并覆盖在整个衬底表面。制备的WO 3 纳米片的光吸收范围集中在紫外波段，对330~440 nm的光具有强的吸收能力。以WO 3 纳米片为工作电极制备了紫外探测器，测试结果表明，WO 3 纳米片紫外探测器能够在无外加偏压的情况下有效探测紫外光，且具有自供能特性。探测器的光电性能表现出高光响应电流（约为171 μA）和快速响应特性（上升时间约为25.7 ms，下降时间约为38.7 ms），并在多次紫外光开/关下保持良好的稳定性与重复性。 In order to achieve ultraviolet detection without power supply， a self-powered ultraviolet detector based on WO 3 nanosheets is constructed. The uniform WO 3 nanosheets have been successfully synthesized on fluorine-doped tin oxide substrate via a facile hydrothermal method. Then， the morphology， composition， and structure of the samples are systematically characterized， which indicates that WO 3 nanosheets are monoclinic with an average length of 2 μm and a mean thickness of 200 nm. Furthermore， the ultraviolet detector based on WO 3 nanosheets has been fabricated and measured without bias voltage for its photodetection performances， which reveals high values of photocurrent about 171 μA， rapid response with rise time around 25.7 ms and decay time around 38.7 ms， outstanding stability and self-powered property under the cycled irradiation of 365 nm ultraviolet light. 紫外探测器 三氧化钨 纳米片 水热法 ultraviolet detector WO 3 nanosheets hydrothermal method 1 引 言 1 近年来，紫外探测器广泛应用于光通讯、导弹发射、环境监测、火灾预警、生物医学等军用与民用领域 ［ 1 1 - 5 5 1-5 ］ 。在众多紫外探测器中，半导体紫外探测器由于具有响应速度快、体积小、制备工艺简单、成本低的优势成为当前的研究热点。目前，基于GaN，SiC，TiO 2 ，ZnO，WO 3 和金刚石等多种宽禁带半导体的紫外探测器已被提出 ［ 6 6 - 11 11 6-11 ］ 。其中，WO 3 紫外探测器具备高响应度、快速响应速度、优良的开/关比和光电转换效率等优点 ［ 12 12 - 13 13 12-13 ］ ，受到了越来越多的关注。He等以覆盖有SiO 2 薄膜并预制金电极的Si衬底为基底，制备出多晶WO 3 纳米带紫外探测器，在5 V偏压下表现出12 nA光电流 ［ 14 14 ］ 。Liu等采用化学气相沉积方法合成出高质量的少层WO 3 纳米片，并以光刻、电子束沉积等方法制备了少层WO 3 纳米片紫外探测器，能够实现对紫外光的快速探测，响应时间为80 ms ［ 15 15 ］ 。Huo等通过水热法合成了WO 3 纳米线，以ITO为衬底制备紫外探测器，在1 V偏压下对紫外光的响应光电流可达6 μA ［ 16 16 ］ 。此外，人们还研制出基于棒状、盘状等其他纳米结构WO 3 的紫外探测器 ［ 17 17 - 18 18 17-18 ］ 。然而，上述WO 3 紫外探测器大多需要外加偏压才能实现对紫外光的探测，需要额外的电源支持，导致器件结构复杂，无法长时间工作，并且一些探测器在制备过程中需要使用光刻、电子束沉积、蒸镀金电极等较复杂的制备工艺，制备成本较高。相比而言，自供能紫外探测器能够在没有外加电源的情况下实现紫外光的探测，不仅具备在各种环境中长时间工作的能力 ［ 19 19 ］ ，还具有器件结构简单和制备成本低廉的优点 ［ 20 20 ］ 。因此，利用简单方法制备自供能WO 3 紫外探测器具有重要的意义。 本文通过水热法在FTO玻璃衬底上成功制备了致密均匀的WO 3 纳米片，然后以Pt电极（镀铂的FTO）作为对电极，制备了结构简单的自供能WO 3 纳米片紫外探测器。最后，采用365 nm的紫外光作为模拟光源，在无外加偏压的条件下对所制备探测器的紫外光探测性能进行了测试，并对其工作机理进行了探究。 2 实 验 1 2.1　WO 3 纳米片的制备 2 通过水热法在FTO导电玻璃上制备WO 3 纳米片。首先，将0.115 5 g的二水合钨酸钠和0.1 g的草酸铵溶于32 mL去离子水中，并加入3 mL浓度为3 mol/L的盐酸搅拌均匀。然后，将配置好的混合溶液转移至反应釜中，并将清洗干净的FTO玻璃导电面向下倾斜放置在溶液里，80 ℃下保温10 h。反应结束后，用无水乙醇和去离子水滴洗样品，待样品在室温下自然干燥后放入管式退火炉中450 ℃退火2 h。 2.2　WO 3 纳米片紫外探测器的制备 2 首先，将Pt电极与生长有WO 3 纳米片的FTO玻璃衬底的导电面通过热封膜热压黏合。然后，向两电极之间的空隙中注入碘电解质并密封，从而获得WO 3 纳米片紫外探测器，器件结构如 图1 图1 所示。图中，碘电解质是包含浓度为0.03 mol/L碘单质、1.0 mol/L 1-丁基-3-甲基咪唑碘盐、0.5 mol/L四叔丁基吡啶和0.1 mol/L的硫氰酸胍的乙腈与戊腈（体积比85∶15）混合溶液。 2.3　样品表征 2 通过扫描电子显微镜（SEM，ZEISS Merlin Compact）与其附带的能谱仪（EDS）对制备的WO 3 纳米片进行微观形貌与元素组成的分析；采用X-射线衍射仪（XRD，Panalytical Empyrean）对样品的晶体结构进行表征；WO 3 纳米片的拉曼光谱由HORIBA HR Evolution拉曼光谱仪获得；其光学性能利用紫外可见光谱仪（北京普析 TU 1901）进行测试。最后，以365 nm紫外光作为模拟光源，利用Keithley 2400数字源表研究WO 3 纳米片紫外探测器的探测性能。 3 结果与讨论 1 图2 图2 给出了WO 3 纳米片的SEM和EDS图。 图2 图2 （a）为WO 3 纳米片的低倍SEM图，能够清晰地观察到一层WO 3 纳米结构均匀地生长在FTO玻璃衬底上，覆盖整个衬底表面。而放大 图2 图2 （b）显示，制备的WO 3 呈现出尺寸较为一致的片状纳米结构，相对于FTO衬底表面基本呈现垂直生长。进一步通过高倍 图2 图2 （c）对样品的微观形貌进行观察，WO 3 纳米片的形貌基本以四方形结构为主，具有光滑的表面，平均长度为2 μm，厚度大约为200 nm。样品的元素组成通过EDS进行分析，结果如 图2 图2 （d）所示。图中呈现出非常显著的W元素和O元素的两个特征峰，均来自于所制备的WO 3 纳米片。而EDS图中除了来自于FTO衬底的Sn元素特征峰外，没有观察到其他元素的特征峰，表明所制备的样品具有较高的纯度。 图3 图3 是WO 3 纳米片与FTO衬底的XRD图谱。由图可知，除了FTO衬底对应的特征峰外，WO 3 纳米片的XRD图谱在2 θ =23.1°，23.5°和24.3°处出现了3个较强的衍射峰，分别对应于WO 3 的（002），（020）和（200）晶面，这与单斜相WO 3 （JCPDS NO.83-0950）的三强峰相吻合 ［ 21 21 ］ ，其余的衍射峰也都来自于单斜相WO 3 。此外，WO 3 纳米片的XRD衍射峰形状狭窄且尖锐，表明所制备的样品具有较高的结晶质量。 WO 3 纳米片的拉曼光谱如 图4 图4 所示。图中，主要存在270.3，319.8，709.1与806.1 cm - 1 四个拉曼峰，这与此前的报道一致 ［ 22 22 ］ 。其中，在270.3 cm - 1 和319.8 cm - 1 处的2个拉曼峰对应着O-W-O的弯曲振动，而在709.1 cm - 1 和806.1 cm - 1 处的2个拉曼峰则来源于W-O的拉伸振动。这4个拉曼峰分别对应于单斜WO 3 4个最强的振动模式，结合XRD测试的结果，进一步说明所制备的样品为单斜相WO 3 。 采用紫外可见光谱仪对材料的光吸收特性进行研究，结果如 图5 图5 （a）所示。从图中看到，WO 3 纳米片的光吸收主要集中在330~440 nm，对紫外波段具有较高的光吸收，而对波长大于450 nm的可见光几乎不吸收，这表明WO 3 纳米片具有制备高性能紫外探测器的潜力。 图5 图5 （b）是根据（ αhν ） 2 = B （ hν-E g ）计算得出的WO 3 纳米片（ αhν ） 2 与光子能量 hν 的关系。其中， α 为吸收系数， B 为常数， E g 为禁带宽度。将图中直线外推至与 hν 轴相交，可知WO 3 纳米片的禁带宽度为3.0 eV，这与之前的研究相符 ［ 23 23 ］ 。 为了研究制备的WO 3 纳米片紫外探测器对紫外光的探测性能，采用波长为365 nm，光强为20 mW·cm - 2 的紫外光作为模拟探测光源，以照射10 s/关闭10 s为一个周期，在零伏偏压下对探测器进行了10个周期的测试，结果如 图6 图6 （a）所示。当紫外光照射到WO 3 纳米片紫外探测器上时，器件的光电流由初始状态迅速上升并保持稳定（约为171 μA），而在关闭紫外光后，器件的光电流迅速下降并回归至初始状态。在经过10个周期的开/关循环测试后，探测器的光响应始终表现出相同的规律，且光电流没有明显的衰减，器件在整个测试过程中呈现出良好的稳定性和重复性。此外，WO 3 纳米片紫外探测器的光电性能测试在零伏偏压的条件下进行，表明器件具有自供能的特性。 紫外探测器对紫外光的响应是否灵敏可以通过响应时间进行判断。当探测器在获得光信号输入后，光电流从初始值上升到最大值的63%所需的时间称为上升时间（ τ r ）；而当光信号消失后，探测器从光电流的最大值衰减到其37%时所需的时间称为下降时间（ τ d ） ［ 24 24 ］ 。 图6 图6 （b）为WO 3 纳米片紫外探测器在开/关紫外光条件下单个周期的光电性能测试结果。从图中可以观察到，在受到紫外光照射后，探测器的光电流从初始状态上升至最大值的63%仅用时25.7 ms；而在关闭紫外光后，器件的光电流经过38.7 ms就下降到峰值的37%。这表明WO 3 纳米片紫外探测器具有对紫外光快速响应的特性。 为了探究WO 3 纳米片紫外探测器在不同光强下的探测性能，分别在紫外光强度为10~30 mW·cm - ‍2 的条件下对器件的光响应特性进行测试，结果如 图7 图7 （a）所示。探测器的光电流在10 mW·cm - 2 的紫外光照射下能够迅速上升到72 μA并保持稳定，而在关闭紫外光后经历短暂的时间便能回归至初始状态，同时在开/关紫外光测试的过程中，探测器始终保持着稳定的光电流。在其他光强的紫外光照射时，探测器也表现出一致的响应规律，这表明WO 3 纳米片紫外探测器对不同光强下的紫外光均能实现快速且稳定的探测。此外，随着入射光强度的增加，探测器光电流的稳定值从72 μA增加至283 μA，为了进一步研究光电流稳定值与入射光紫外光强的关系，对二者进行了拟合，结果如 图7 图7 （b）所示。随着光强的增加，WO 3 紫外探测器的光电流稳定值几乎保持线性上升，表明探测器具有精确探测紫外光的潜力。如 图7 图7 （c）所示，探测器对不同光强紫外光的探测具有相近的响应时间，其中上升时间为25~30 ms，而下降时间则处于33~43 ms之间，这表明在不同光强的紫外光照射条件下该探测器均具备快速响应的特性。 1;2; 响应度 R 和比探测率 D * 是评估光电探测器性能的重要参数。一般来说， R 定义为单位功率在有效器件区域产生的光电流，可通过以下公式计算 ［ 25 25 ］ ： <math display="block" id="M1"><mi>R</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mrow><mi>I</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">l</mi><mi mathvariant="normal">i</mi><mi mathvariant="normal">g</mi><mi mathvariant="normal">h</mi><mi mathvariant="normal">t</mi></mrow></msub><mo>–</mo><msub><mrow><mi>I</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">d</mi><mi mathvariant="normal">a</mi><mi mathvariant="normal">r</mi><mi mathvariant="normal">k</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mi>P</mi><mi>A</mi></mrow></mfrac></math> http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=45714230&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=45714220&type= 20.40466690 7.95866632 . D * 是单位功率在有效器件区域产生的信噪比，可以表示为： <math display="block" id="M2"><msup><mrow><mi>D</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">*</mi></mrow></msup><mo>=</mo><mi>R</mi><mroot><mrow><mfrac><mrow><mi>A</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn><mi mathvariant="normal">e</mi><mtext> </mtext><msub><mrow><mi>I</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">d</mi><mi mathvariant="normal">a</mi><mi mathvariant="normal">r</mi><mi mathvariant="normal">k</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mrow/></mroot></math> http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=45714236&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=45714243&type= 25.48466682 9.65200043 ， 其中： P 表示入射光的强度， A 为探测器的有效光照面积。WO 3 纳米片紫外探测器的 R 和 D * 对于光强的变化如 图7 图7 （d）所示。在入射光强度为20 mW·cm - ‍2 时 R 为30.54 mA/W，并随光强的增加呈现略微上升，在光照强度为30 mW·cm - ‍2 时到达最高值，约为32.29 mA/W。而WO 3 纳米片紫外探测器的 D * 在20 mW·cm - ‍2 的光照下为1.33×‍10 11 cm·Hz 1/2 /W，并在10~30 mW·cm - 2 的不同光强下， D * 均高达10 11 cm·Hz 1/2 /W，进一步表明该探测器具有良好的紫外光探测能力。 表1 表1 总结了本文所制备的WO 3 纳米片紫外探测器与部分已报道的自供能紫外探测器的重要性能。结果表明，WO 3 纳米片自供能紫外探测器显示出较高的响应度与比探测率，以及快速响应特性，与其他同类型自供能探测器相比，性能更佳，在自供能紫外探测方面表现出重要潜力。 自供能紫外探测器 响应度/（mA·W -1 ） 比探测率/（cm·Hz 1/2 ·W -1 ） 上升时间/ms 下降时间/ms 文献 TiO 2 纳米棒 25 — 150 50 ［ 26 26 ］ ZnO纳米针 20 — ~ 100 ~ 100 ［ 27 27 ］ TiO 2- x 薄膜 33.23 6.73×10 10 360 580 ［ 28 28 ］ SnO 2 -TiO 2 — — 140 60 ［ 29 29 ］ β-Bi 2 O 3 /SnO 2 62.5×10 -3 4.5×10 9 920 — ［ 30 30 ］ WO 3 纳米片 30.54 1.33‍×‍10 11 25.7 38.7 This work 稳定性是评价紫外探测器应用的关键因素。为了研究WO 3 纳米片探测器对紫外光进行多次探测的稳定性，以照射5 s/关闭5 s为一个周期，对探测器进行了50个周期的循环测试，结果如 图8 图8 所示。在周期性的开/关紫外光照射下，探测器的光电流保持着相同的上升和下降趋势，始终能够迅速地探测紫外光。而在持续500 s的测试过程中，探测器的稳定光电流一直保持在171 μA左右，没有发生明显的衰减。这表明WO 3 纳米片探测器具备优良的稳定性和循环特性。 根据上述实验结果，对WO 3 纳米片紫外探测器的探测机理进行分析。WO 3 纳米片在受到紫外光照射时能够吸收能量大于自身带隙的光子，从价带激发出光生电子，而当电子被激发到导带后，就在价带产生了光生空穴。其中，光生电子能够从WO 3 纳米片快速转移至FTO衬底并沿着外电路方向传导至Pt电极上，在Pt电极表面与碘电解质中的I 3 - 发生反应：I 3 - +e - →I - 。生成的I - 在电解液中形成了由WO 3 纳米片一侧指向Pt电极的浓度梯度，在浓度梯度的影响下，I - 扩散到WO 3 纳米片的附近并与其表面的光生空穴发生反应：I - +h + →I 3 - ，使得电解液中的I 3 - 的数量得到了补充，所以碘电解质中的氧化还原对在整个过程中不会发生损失 ［ 31 31 ］ 。在此基础上，由于上述过程在紫外光照射时能够持续循环地进行，不需要外加偏压就能够自发地在电路中产生光电流，因此WO 3 纳米片紫外探测器能够在没有外加电源的情况下实现对紫外光的稳定探测。 4 结 论 1 本文通过水热法在FTO衬底上制备出分布致密均匀的WO 3 纳米片。研究结果表明，WO 3 纳米片的平均长度为2 μm、平均厚度为200 nm、晶体结构为单斜相。WO 3 纳米片具备对紫外光的高吸收，而对可见光几乎没有吸收。以它为工作电极制备的WO 3 纳米片紫外探测器，表现出优异的紫外光探测性能，具有显著的光响应电流（约为171 μA）和快速响应的特点（25.7 ms，38.7 ms）。该探测器还具备自供能特性，能够在没有外加电源的情况下对紫外光进行探测。同时，探测器对不同光强入射光的探测显现出良好的线性关系，具备宽量程、高精度探测的能力。50个周期的紫外光开/关测试结果表明，探测器还具有卓越的稳定性与循环性。 参考文献 FANG Y J ， DONG Q F ， SHAO Y CH ， et al . Highly narrowband perovskite single-crystal photodetectors enabled by surface-charge recombination ［J］. Nature Photonics ， 2015 ， 9 （ 10 ）： 679 - 686 . doi: 10.1038/nphoton.2015.156 http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2015.156 Highly narrowband perovskite single-crystal photodetectors enabled by surface-charge recombination KUMAR A G ， LI X J ， DU Y ， et al . UV-photodetector based on heterostructured ZnO/（Ga，Ag）-co-doped ZnO nanorods by cost-effective two-step process ［J］. Applied Surface Science ， 2020 ， 509 ： 144770 . doi: 10.1016/j.apsusc.2019.144770 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.144770 UV-photodetector based on heterostructured ZnO/（Ga，Ag）-co-doped ZnO nanorods by cost-effective two-step process MOON T H ， JEONG M C ， LEE W ， et al . The fabrication and characterization of ZnO UV detector ［J］. Applied Surface Science ， 2005 ， 240 （ 1/2/3/4 ）： 280 - 285 . doi: 10.1016/j.apsusc.2004.06.149 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.06.149 The fabrication and characterization of ZnO UV detector PANG J B ， PENG S A ， HOU C Y ， et al . Applications of graphene in five senses， nervous system， and artificial muscles ［J］. ACS Sensors ， 2023 ， 8 （ 2 ）： 482 - 514 . doi: 10.1021/acssensors.2c02790 http://dx.doi.org/10.1021/acssensors.2c02790 Applications of graphene in five senses， nervous system， and artificial muscles PANG J B ， PENG S A ， HOU C Y ， et al . Applications of MXenes in human-like sensors and actuators ［J］. Nano Research ， 2023 ， 16 （ 4 ）： 5767 - 5795 . doi: 10.1007/s12274-022-5272-8 http://dx.doi.org/10.1007/s12274-022-5272-8 Applications of MXenes in human-like sensors and actuators LI D B ， SUN X J ， SONG H ， et al . Realization of a high-performance GaN UV detector by nanoplasmonic enhancement ［J］. Advanced Materials ， 2012 ， 24 （ 6 ）： 845 - 849 . doi: 10.1002/adma.201102585 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201102585 Realization of a high-performance GaN UV detector by nanoplasmonic enhancement SCIUTO A ， ROCCAFORTE F ， DI FRANCO S ， et al . Photocurrent gain in 4H-SiC interdigit Schottky UV detectors with a thermally grown oxide layer ［J］. Applied Physics Letters ， 2007 ， 90 （ 22 ）： 223507 . doi: 10.1063/1.2745208 http://dx.doi.org/10.1063/1.2745208 Photocurrent gain in 4H-SiC interdigit Schottky UV detectors with a thermally grown oxide layer LIU G H ， ZHANG M ， ZHANG D ZH ， et al . Effects of growth substrates on the morphologies of TiO 2 nanowire arrays and the performance of assembled UV detectors ［J］. Applied Surface Science ， 2014 ， 315 ： 55 - 58 . doi: 10.1016/j.apsusc.2014.07.115 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.07.115 Effects of growth substrates on the morphologies of TiO2 nanowire arrays and the performance of assembled UV detectors BAI ZH M ， YAN X Q ， CHEN X ， et al . ZnO nanowire array ultraviolet photodetectors with self-powered properties ［J］. Current Applied Physics ， 2013 ， 13 （ 1 ）： 165 - 169 . doi: 10.1016/j.cap.2012.07.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.cap.2012.07.005 ZnO nanowire array ultraviolet photodetectors with self-powered properties HUANG K ， ZHANG Q . Giant persistent photoconductivity of the WO 3 nanowires in vacuum condition ［J］. Nanoscale Researsh Letters ， 2010 ， 6 （ 1 ）： 1 - 5 . doi: 10.1007/s11671-010-9800-1 http://dx.doi.org/10.1007/s11671-010-9800-1 Giant persistent photoconductivity of the WO3 nanowires in vacuum condition LIU K ， DAI B ， RALCHENKO V ， et al . Single crystal diamond UV detector with a groove-shaped electrode structure and enhanced sensitivity ［J］. Sensors and Actuators A： Physical ， 2017 ， 259 ： 121 - 126 . doi: 10.1016/j.sna.2017.01.027 http://dx.doi.org/10.1016/j.sna.2017.01.027 Single crystal diamond UV detector with a groove-shaped electrode structure and enhanced sensitivity HUANG K ， ZHANG Q ， YANG F ， et al . Ultraviolet photoconductance of a single hexagonal WO 3 nanowire ［J］. Nano Research ， 2010 ， 3 （ 4 ）： 281 - 287 . doi: 10.1007/s12274-010-1031-3 http://dx.doi.org/10.1007/s12274-010-1031-3 Ultraviolet photoconductance of a single hexagonal WO3 nanowire LI L ， ZHANG Y ， FANG X S ， et al . WO 3 nanowires on carbon papers： electronic transport， improved ultraviolet-light photodetectors and excellent field emitters ［J］. Journal of Materials Chemistry ， 2011 ， 21 （ 18 ）： 6525 - 6530 . doi: 10.1039/c0jm04557h http://dx.doi.org/10.1039/c0jm04557h WO3 nanowires on carbon papers： electronic transport， improved ultraviolet-light photodetectors and excellent field emitters HE Z Y ， LIU Q ， HOU H L ， et al . Tailored electrospinning of WO 3 nanobelts as efficient ultraviolet photodetectors with photo-dark current ratios up to 1000 ［J］. ACS Applied Materials & Interfaces ， 2015 ， 7 （ 20 ）： 10878 - 10885 . doi: 10.1021/acsami.5b02020 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.5b02020 Tailored electrospinning of WO3 nanobelts as efficient ultraviolet photodetectors with photo-dark current ratios up to 1000 LIU J Z ， ZHONG M Z ， LI J B ， et al . Few-layer WO 3 nanosheets for high-performance UV-photodetectors ［J］. Materials Letters ， 2015 ， 148 ： 184 - 187 . doi: 10.1016/j.matlet.2015.02.088 http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2015.02.088 Few-layer WO3 nanosheets for high-performance UV-photodetectors HUO N J ， YANG S X ， WEI Z M ， et al . Synthesis of WO 3 nanostructures and their ultraviolet photoresponse properties ［J］. Journal of Materials Chemistry C ， 2013 ， 1 （ 25 ）： 3999 - 4007 . doi: 10.1039/c3tc30527a http://dx.doi.org/10.1039/c3tc30527a Synthesis of WO3 nanostructures and their ultraviolet photoresponse properties KIM Y ， LEE S H ， JEONG S ， et al . Conversion of WO 3 thin films into self-crosslinked nanorods for large-scale ultraviolet detection ［J］. RSC Advances ， 2020 ， 10 （ 24 ）： 14147 - 14153 . doi: 10.1039/d0ra00795a http://dx.doi.org/10.1039/d0ra00795a Conversion of WO3 thin films into self-crosslinked nanorods for large-scale ultraviolet detection SHAO D L ， YU M P ， LIAN J ， et al . An ultraviolet photodetector fabricated from WO 3 nanodiscs/reduced graphene oxide composite material ［J］. Nanotechnology ， 2013 ， 24 （ 29 ）： 295701 . doi: 10.1088/0957-4484/24/29/295701 http://dx.doi.org/10.1088/0957-4484/24/29/295701 An ultraviolet photodetector fabricated from WO3 nanodiscs/reduced graphene oxide composite material HUANG Y W ， YU Q J ， WANG J Z ， et al . Plasmon-enhanced self-powered UV photodetectors assembled by incorporating Ag@SiO 2 core-shell nanoparticles into TiO 2 nanocube photoanodes ［J］. ACS Sustainable Chemistry & Engineering ， 2018 ， 6 （ 1 ）： 438 - 446 . doi: 10.1021/acssuschemeng.7b02697 http://dx.doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b02697 Plasmon-enhanced self-powered UV photodetectors assembled by incorporating Ag@SiO2 core-shell nanoparticles into TiO2 nanocube photoanodes ALAIE Z ， NEJAD S M ， YOUSEFI M H ， et al . Recent advances in ultraviolet photodetectors ［J］. Materials Science in Semiconductor Processing ， 2015 ， 29 ： 16 - 55 . doi: 10.1016/j.mssp.2014.02.054 http://dx.doi.org/10.1016/j.mssp.2014.02.054 Recent advances in ultraviolet photodetectors WANG Y D ， TIAN W ， CHEN L ， et al . Three-dimensional WO 3 nanoplate/Bi 2 S 3 nanorod heterojunction as a highly efficient photoanode for improved photoelectrochemical water splitting ［J］. ACS Applied Materials & Interfaces ， 2017 ， 9 （ 46 ）： 40235 - 40243 . doi: 10.1021/acsami.7b11510 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.7b11510 Three-dimensional WO3 nanoplate/Bi2S3 nanorod heterojunction as a highly efficient photoanode for improved photoelectrochemical water splitting ZHANG X H ， LU X H ， SHEN Y Q ， et al . Three-dimensional WO 3 nanostructures on carbon paper： photoelectrochemical property and visible light driven photocatalysis ［J］. Chemical Communications ， 2011 ， 47 （ 20 ）： 5804 - 5806 . doi: 10.1039/c1cc10389j http://dx.doi.org/10.1039/c1cc10389j Three-dimensional WO3 nanostructures on carbon paper： photoelectrochemical property and visible light driven photocatalysis ZHENG H D ， JIAN ZH O ， STRANO M S ， et al . Nanostructured tungsten oxide - properties， synthesis， and applications ［J］. Advanced Functional Materials ， 2011 ， 21 （ 12 ）： 2175 - 2196 . doi: 10.1002/adfm.201002477 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201002477 Nanostructured tungsten oxide - properties， synthesis， and applications ZHOU J Y ， CHEN L L ， WANG Y Q ， et al . An overview on emerging photoelectrochemical self-powered ultraviolet photodetectors ［J］. Nanoscale ， 2016 ， 8 （ 1 ）： 50 - 73 . doi: 10.1039/c5nr06167a http://dx.doi.org/10.1039/c5nr06167a An overview on emerging photoelectrochemical self-powered ultraviolet photodetectors CAO Y ， QU P ， WANG C G ， et al . Epitaxial growth of vertically aligned antimony selenide nanorod arrays for heterostructure based self-powered photodetector ［J］. Advanced Optical Materials ， 2022 ， 10 （ 19 ）： 2200816 . doi: 10.1002/adom.202200816 http://dx.doi.org/10.1002/adom.202200816 Epitaxial growth of vertically aligned antimony selenide nanorod arrays for heterostructure based self-powered photodetector XIE Y R ， WEI L ， WEI G D ， et al . A self-powered UV photodetector based on TiO 2 nanorod arrays ［J］. Nanoscale Research Letters ， 2013 ， 8 （ 1 ）： 188 . doi: 10.1186/1556-276x-8-188 http://dx.doi.org/10.1186/1556-276x-8-188 A self-powered UV photodetector based on TiO2 nanorod arrays LI Q H ， WEI L ， XIE Y R ， et al . ZnO nanoneedle/H 2 O solid-liquid heterojunction-based self-powered ultraviolet detector ［J］. Nanoscale Research Letters ， 2013 ， 8 （ 1 ）： 1 - 7 . doi: 10.1186/1556-276x-8-415 http://dx.doi.org/10.1186/1556-276x-8-415 ZnO nanoneedle/H2O solid-liquid heterojunction-based self-powered ultraviolet detector REDDY Y A K ， AJITHA B ， REDDEPPA M ， et al . Improvement of UV photodetector properties of reactively sputtered TiO 2- x films through vacuum annealing ［J］. Journal of Materials Science： Materials in Electronics ， 2019 ， 30 （ 23 ）： 20687 - 20695 . doi: 10.1007/s10854-019-02434-2 http://dx.doi.org/10.1007/s10854-019-02434-2 Improvement of UV photodetector properties of reactively sputtered TiO2-x films through vacuum annealing CHEN D ， WEI L ， MENG L P ， et al . Visible-blind quasi-solid-state UV detector based on SnO 2 -TiO 2 nanoheterostructure arrays ［J］. Journal of Alloys and Compounds ， 2018 ， 751 ： 56 - 61 . doi: 10.1016/j.jallcom.2018.04.122 http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.04.122 Visible-blind quasi-solid-state UV detector based on SnO2-TiO2 nanoheterostructure arrays PRAVEEN S ， VEERALINGAM S ， BADHULIKA S . A flexible self-powered UV photodetector and optical UV filter based on β-Bi 2 O 3 /SnO 2 quantum dots Schottky heterojunction ［J］. Advanced Materials Interfaces ， 2021 ， 8 （ 15 ）： 2100373 . doi: 10.1002/admi.202100373 http://dx.doi.org/10.1002/admi.202100373 A flexible self-powered UV photodetector and optical UV filter based on β-Bi2O3/SnO2 quantum dots Schottky heterojunction LI X D ， GAO C T ， DUAN H G ， et al . Nanocrystalline TiO 2 film based photoelectrochemical cell as self-powered UV-photodetector ［J］. Nano Energy ， 2012 ， 1 （ 4 ）： 640 - 645 . doi: 10.1016/j.nanoen.2012.05.003 http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.05.003 Nanocrystalline TiO2 film based photoelectrochemical cell as self-powered UV-photodetector 10.37188/OPE.20233113.1871 TN36 A 1004-924X（2023）13-1871-09 朱建华,周起成,郝丽萍等.WO 3 纳米片自供能紫外探测器的制备与性能[J].光学精密工程,2023,31(13):1871-1879. 朱建华,周起成,郝丽萍等.WO3纳米片自供能紫外探测器的制备与性能[J].光学精密工程,2023,31(13):1871-1879. ZHU Jianhua,ZHOU Qicheng,HAO Liping,et al.Fabrication and photoelectric properties of self-powered ultraviolet detector based on WO 3 nanosheets[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(13):1871-1879. ZHU Jianhua,ZHOU Qicheng,HAO Liping,et al.Fabrication and photoelectric properties of self-powered ultraviolet detector based on WO3 nanosheets[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(13):1871-1879. 国家重点研发计划资助项目（No.2019YFA0705201）；山西省高等学校科技创新计划资助项目（No.2022L590）；山西省基础研究计划资助项目（No. 202203021212018） 2022-12-28 2023-02-13 2023-07-10 2023-07-17 39565143 光学精密工程 13 31