[發明專利]一種柔性紅外探測器的制備方法

有效

• 申請號: 201110085337.3
• 申請日: 2011-04-06
• 公開（公告）號: CN102185026A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 周軍;袁龍炎;代俊杰
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明涉及一種柔性紅外探測器的制備方法。

背景技術

近年來，有關柔性電子器件的研究已經成為了一個研究熱點。柔性電子器件在攜帶式的電子產品以及柔性電子顯示方面所展現出的優異性能，已經引起了人們越來越多的關注。柔性電子器件的研究也對相關傳感器的研究提出了更高的要求，需要傳感器具備高靈敏度、高可靠性和穩定性等特點。紅外探測技術是熱成像、光學斷層掃描、遙感、夜視、熱伏以及光伏太陽能電池中的關鍵技術，在醫學診斷、實時監控、新能源等方面都有重要的用途。

硅材料本身可以探測紅外，但是當光波長在800nm以上時，其光響應特性迅速衰減，不適合較長紅外波段的探測，盡管一些有機光電材料以及溶液法制備的量子點對紅外光具有一定的光敏特性，但是它們在空氣中不太穩定，將對其進一步的發展和應用產生阻礙。利用單壁碳納米管以及碳納米管薄膜制備的紅外探測器，其光電響應最高只有0.7％；而利用碳納米管和有機物組成的復合材料具有相對較高的紅外響應，在紅外光照下，其電阻率變化為4.26％。值得注意的是，碳納米管的電導性能是由其結構決定，它可能是金屬性也可能是半導體性，以目前的生長技術還很難控制碳納米管的電導性能，因此有可能對基于碳納米管的紅外光敏傳感器下一步實用化造成一定的影響。

另外，由于電子器件在空氣中受到灰塵和水蒸氣等的影響會導致其性能惡化，如果采用具有自清潔功能的器件表面就可以大大降低這種影響。當有水滴落到具有自清潔特性的器件表面時，只需要輕微的振動，水滴就會從材料表面滾落，同時帶走表面的灰塵等其它雜物，實現自清潔功能，降低環境對器件性能的影響。

發明內容

本發明提供了一種柔性紅外探測器的制備方法，采用烴類或者醇類化合物的燃燒火焰在襯底上制備碳納米顆粒，并通過干法轉移將其轉移到PDMS上，制備出柔性的碳納米顆粒材料，在此基礎上制備出柔性的紅外探測器。本發明利用碳納米顆粒較高的紅外響應特性，結合PDMS的熱絕緣作用，為解決碳材料紅外響應普遍較低的問題提供了一條可選途徑。

一種柔性紅外探測器制備方法，具體為：

首先，將襯底放置在烴類或者醇類化合物的火焰上方一定距離一段時間，直至在襯底上生長出碳納米顆粒；

然后，利用干法轉移將碳納米顆粒轉移到聚二甲基硅氧烷(PDMS)上；

最后，將襯底從PDMS上剝離，碳納米顆粒就被轉移到PDMS上，得到柔性襯底上的碳納米顆粒材料；

在碳納米顆粒薄膜的兩端制備銀電極并引線封裝，就得到了柔性紅外探測器。

其中，干法轉移的具體過程為：首先將PDMS按照一定比例配備，然后放入40℃-80℃烘箱中烘烤10-30分鐘左右，得到半固化的PDMS；然后將襯底放置在半固化的PDMS上并壓緊，保證生長有碳納米顆粒那一面朝向PDMS，然后再次放入40℃-80℃烘箱中烘烤10-30分鐘左右取出；最后將襯底從PDMS上剝離，碳納米顆粒就被轉移到PDMS上，得到柔性襯底上的碳納米顆粒材料。

本發明的技術效果體現在：生長碳納米顆粒以及制備柔性紅外探測器的方法簡單，通過PDMS剝離的碳納米顆粒具有較高的紅外響應，可用于制備柔性紅外探測器件；同時由于器件表面具有自清潔作用，使得其可以應用于較惡劣的環境中。

附圖說明

圖1所示為碳納米顆粒紅外探測器的制備流程圖。

圖2所示為碳納米顆粒的低分辨TEM圖片。

圖3所示為碳納米顆粒的高分辨TEM圖片。

圖4所示為在PDMS上制備的紅外探測器隨入射紅外光的開啟和關閉時的電流響應。

圖5所示為制作在PDMS襯底上紅外探測器光電流與入射紅外光的能量密度之間的關系。

圖6所示為5微升的小水滴被支撐在碳納米顆粒紅外探測器的表面而不滲入器件內部。

圖7所示為水滴在紅外探測器表面的滾動圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作詳細說明。

一種柔性紅外探測器制備方法，具體步驟如下：

1.將襯底(如陶瓷片)切割成一定大小(如4cm×0.7cm)，用丙酮、酒精和去離子水等清洗劑依次各超聲清洗5分鐘，用氮氣吹干備用。其中，陶瓷片可以選用氧化鋁陶瓷片，另外，還可以用石英玻璃、硅片等作為襯底。

2.選用烴類或者醇類化合物的燃燒火焰作為碳納米顆粒的碳源，并將燃燒源放置在無強烈空氣對流的環境中點燃備用。本實施例中優選使用酒精燈火焰作為碳源。