[發(fā)明專利]一種透明柔性的寬光譜光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910275800.7
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109950340B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉歡;劉衛(wèi)國;白民宇;安妍;舒利利;韓軍;劉蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01L31/0392
• 分類號: H01L31/0392;H01L31/0224;H01L31/028;H01L31/0352;H01L31/0216;H01L31/09;H01L31/18
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種透明柔性的寬光譜光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的制作方法，所述透明柔性的寬光譜光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括基底(1)、下電極(2)、光敏層(3)、上電極(4)以及保護層(5)；所述基底(1)由透明柔性材料構(gòu)成，其上表面具有三維微結(jié)構(gòu)；保護層(5)由透明柔性材料構(gòu)成，其下表面具有三維微結(jié)構(gòu)；下電極(2)和上電極(4)均為具有柔性的透明導(dǎo)電薄膜；光敏層(3)為具有柔性和透明度的寬光譜光電轉(zhuǎn)換材料薄膜；所述下電極(2)覆蓋在基底(1)上表面三維微結(jié)構(gòu)的表面，光敏層(3)覆蓋在下電極(2)的上表面，上電極(4)覆蓋在光敏層(3)的上表面，保護層(5)覆蓋在上電極的上表面，構(gòu)成縱向多層寬光譜光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；該結(jié)構(gòu)具有柔性，能夠在一定范圍內(nèi)承受彎折、扭轉(zhuǎn)變形，適應(yīng)曲面應(yīng)用需求，同時能夠在沖擊載荷條件下應(yīng)用；該結(jié)構(gòu)的基底(1)、下電極(2)、光敏層(3)、上電極(4)以及保護層(5)均具有透明度，能夠?qū)崿F(xiàn)部分光波吸收并轉(zhuǎn)換為電信號，部分光波透過結(jié)構(gòu)；

可見光到近紅外波段的光波穿過透明的保護層(5)，然后透過透明的上電極(4)，到達光敏層(3)，光敏層(3)在光波的激發(fā)下產(chǎn)生光生載流子，光波繼續(xù)穿過下電極(2)后到達透明的基底(1)與下電極(2)貼合的表面，部分光波透過基底(1)到達結(jié)構(gòu)外空間，部分光波被基底(1)反射并穿過下電極(2)后再次到達光敏層(3)，再次激發(fā)光敏層(3)產(chǎn)生光生載流子，由光敏層(3)產(chǎn)生的光生載流子包括電子和空穴兩類，上電極(4)接外電路正極、下電極(2)接外電路負(fù)極，其中的電子在上電極(4)和下電極(2)產(chǎn)生的電場作用下向上電極(4)運動，空穴在上電極(4)和下電極(2)產(chǎn)生的電場作用下向下電極(2)運動，到達上下電極的光生載流子被分別被電極收集并向外電路流出，從而形成光電流，光電流的大小代表了光信號的強弱，實現(xiàn)對可見光到近紅外波段的光波的探測；

其特征在于：所述制作方法包括以下步驟：

首先制備剛性壓印模作為陽模，用該陽模在透明柔性材料上壓印得到基底(1)；然后用陽模壓印得到對應(yīng)的陰模，用該陰模在透明柔性材料上壓印得到保護層(5)；配制導(dǎo)電納米線乙醇懸浮液，將基底(1)和保護層(5)分別置于該懸浮液中，采用提拉法在基底(1)的上表面形成下電極(2)，在保護層(5)的下表面形成上電極(4)；隨后在下電極(2)的上表面沉積寬光譜光電轉(zhuǎn)換材料構(gòu)成光敏層(3)；最后將基底(1)的上表面和保護層(5)的下表面相對放置并緩慢靠近，直到二者表層的三維微結(jié)構(gòu)相互嵌套，使得下電極(2)、光敏層(3)和上電極(4)實現(xiàn)良好電導(dǎo)通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明柔性的寬光譜光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于：所述的基底(1)和保護層(5)的透明柔性材料采用PDMS有機硅膠，成型方式為壓印成型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明柔性的寬光譜光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于：所述的下電極(2)和上電極(4)由導(dǎo)電納米線網(wǎng)格構(gòu)成，既能夠?qū)щ妼崿F(xiàn)光生載流子收集又能夠透過光線。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明柔性的寬光譜光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于：所述的光敏層(3)為單種寬光譜光電轉(zhuǎn)換材料或多種寬光譜光電轉(zhuǎn)換材料組成的薄膜，能夠?qū)崿F(xiàn)可見光到近紅外波段的寬光譜光電轉(zhuǎn)換。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種透明柔性的寬光譜光電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于：所述的寬光譜光電轉(zhuǎn)換材料為石墨烯、砷化鎵、二硫化鉬或銦鎵砷。