[發明專利](001)取向CdS柔性可拉伸光敏薄膜材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710712152.8
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN109402579B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 王充;于玫;楊燦燦;于喆
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06;C23C14/02;C23C14/58
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明公開了一種柔性可拉伸光敏材料及其制備方法，所述柔性可拉伸光敏材料包括柔性基底，位于柔性基底上的緩沖層，以及位于緩沖層上的(001)取向的CdS薄膜。所述方法包括：1)在柔性基底上制備電阻率在5KΩ·m～5MΩ·m的緩沖層；2)采用磁控濺射的方法在緩沖層上制備(001)取向的CdS薄膜，且磁控濺射的參數為：靶槍功率密度為5W/m²～10W/m²，真空背底氣壓小于9×10^?4Pa，工作氣壓為0.5Pa～10Pa；3)退火，得到光敏材料。本發明制備了具有(001)取向的CdS薄膜，得到了柔性可拉伸的光敏材料，其在大尺度應力拉伸狀態下依然可以保持良好的電學性能，大大提高了可穿戴式應用的前景。

技術領域

本發明屬于面向可穿戴式應用的柔性光電傳感材料制備技術領域，涉及一種柔性可拉伸光敏材料及其制備方法，尤其涉及一種具有(001)取向CdS的柔性可拉伸光敏薄膜材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會的不斷進步，人們生活水平的不斷提高，生活節奏的不斷加快，人們對生活質量的要求也越來越高，智能可穿戴設備的出現給人們生活帶來了新的便利，可穿戴設備可以實現與生物體的信息交互，從而實現對生理指標的監測，也可以實時監測周圍環境相關指標和數據。要實現以上功能，需要具有各種不同功能的傳感器來獲取數據，傳感器又不可避免的需要與生物組織，人體直接接觸，因此，面向可穿戴式應用的傳感器需要同時兼顧到信息交互能力以及生物安全性，這就對傳感器的柔性化提出了新的要求。

柔性傳感器是與剛性傳感器相對的一類傳感器，其在發生彎折拉伸等形變的情況下依然可以保持良好的傳感性能。

面對柔性化光電器件的制備，技術人員也做了很多努力，如CN101532178A、CN203820886U，公開了柔性光敏材料及其制備方法，分別以柔性硅橡膠等材料為基底，在其上采用不同工藝制備光敏材料。這些工藝初步實現了柔性化，但是得到的產品卻不具備可拉伸性能，無法與皮膚和身體組織實現共形貼合。

對于光敏傳感器，光敏材料是其中的關鍵部件，光敏薄膜材料是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的傳感器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏材料一般用于光的測量、光的控制和光電轉換(將光的變化轉換為電的變化)。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器隨入射光線(可見光)的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值(暗阻)可達1～10M歐，在強光條件(100LX)下，它阻值(亮阻)僅有幾百至數千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性(即光譜特性)與人眼對可見光(0.4～0.76)μm的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。

目前可穿戴式傳感器受限于材料硬質以及光敏薄膜材料的靈敏度不高等問題而無法廣泛應用，因此本發明所述的一種可拉伸傳感器材料的制備工藝為穿戴式應用解決了器官貼合以及人體組織保護的問題。

對于光敏材料的性能，晶面取向是決定性能的重要參數之一。晶面取向指：晶體材料在粉末狀態下，各個晶面方向的分布是均等的，且暴露晶面為能量最低晶面，既是最穩定晶面。然而在薄膜材料中，由于生長條件的不同，導致基底材料的表面能不同，因此所暴露和擇優取向的晶面就不一定為最穩定晶面，例如六方CdS，在自然界中或大部分薄膜材料中所暴露晶面為(101)。

在CdS材料的制備工藝中對制備特定取向的薄膜材料的研究相對較少，如何調控光敏材料的晶面取向以改善光敏材料的柔性、可拉伸器和靈敏度，獲得在大尺度應變條件下仍可以保持優良性能的光敏材料具有重要意義，從而解決現有技術中無法實現在柔性可拉伸使用條件下依然可以穩定使用的柔性光敏傳感材料的問題。

發明內容