[發明專利]基于鍺納米片的工作電極及其制備方法和生物光電探測器

有效

• 申請號: 202010906493.0
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN111987174B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 康建龍;張家宜
• 申請（專利權）人: 深圳萬物傳感科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/101;H01L31/18
• 代理公司: 廣州專才專利代理事務所(普通合伙) 44679
• 代理人: 林玲

本發明提供了一種基于鍺納米片的工作電極，包括基底和設置于所述基底表面的鍺納米片層，所述鍺納米片層中的鍺納米片的橫向尺寸范圍為50～500nm，所述鍺納米片層中的鍺納米片的厚度小于等于20nm。本發明基于鍺納米片的工作電極屬于首次探索利用鍺納米片的光電響應特征制備的工作電極，豐富了現有工作電極的種類。鍺納米片具有極高的環境穩定性，采用鍺納米片制得的工作電極也同樣具有良好的環境穩定性，并且鍺納米片還具有較寬的光響應波長，對紫外、可見以及紅外范圍內的混合或單一光均具有良好的光電響應。本發明還提供了基于鍺納米片的制備方法和生物光電探測器。

技術領域

本發明涉及光電探測技術領域，具體涉及一種基于鍺納米片的工作電極，本發明還涉及該基于鍺納米片的工作電極的制備方法，本發明還涉及一種包括上述基于鍺納米片的工作電極的生物光電探測器。

背景技術

光電探測器是一種能夠將光信號轉換為電信號的裝置，其在諸多領域都有著廣泛的應用。當厚度減薄到原子級，二維原子晶體呈現出光與物質較強的相互作用、優異的機械柔韌性和易于多功能集成等優點，使其成為未來光電探測器件領域最有潛力的一類材料。

基于硅、鍺的創新研究等已被國外大量研究報道，如磷化鍺等。但可應用的光電探測器件種類比較少，限制比較多。為了豐富我國光電探測器件選擇使用的范圍，有必要提供更多全新的光電探測器以達到滿足不同應用場景下的應用，擺脫應用束縛。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于鍺納米片的工作電極，本發明還提供了一種基于鍺納米片的工作電極的制備方法，本發明還提供了包括前述基于鍺納米片的工作電極的生物光電探測器，以解決現有工作電極種類少、光探測波長窄等缺陷。

第一方面，本發明提供了一種基于鍺納米片的工作電極，包括基底和設置于所述基底表面的鍺納米片層，所述鍺納米片層中的鍺納米片的橫向尺寸范圍為 50～500nm，所述鍺納米片層中的鍺納米片的厚度小于等于20nm。

本發明基于鍺納米片的工作電極屬于首次探索利用鍺納米片的光電響應特征制備的工作電極，豐富了現有工作電極的種類。另外，鍺納米片具有極高的環境穩定性，采用鍺納米片制得的工作電極也同樣具有良好的環境穩定性，并且鍺納米片還具有較寬的光響應波長，對紫外、可見以及紅外范圍內的混合或單一光均具有良好的光電響應，該基于鍺納米片的工作電極具有優異的光電探測性能。

優選的，所述鍺納米片層的厚度為50～200μm，所述鍺納米片層中的鍺納米片的厚度為5.9～15nm。鍺納米片層的厚度為50～200μm能夠有效提升鍺納米片的數量，進而提升工作電極的整體光電響應強度，鍺納米片層中的鍺納米片的厚度為5.9～15nm同樣也能提升單個鍺納米片的光電響應強度。

優選的，基底包括ITO透明導電玻璃或者FTO透明導電玻璃，所述鍺納米片層設于表面鍍有ITO或FTO導電層的玻璃一面。

優選的，所述參比電極為飽和甘汞電極。

第二方面，本發明提供了一種基于鍺納米片的工作電極的制備方法，包括以下步驟：

制備鍺納米片：將鍺晶體單質粉末加入至溶劑中，在惰性氣體中探頭超聲4～ 8h，所述探頭超聲的溫度為3～15℃；探頭超聲完成后，溶劑繼續進行水浴超聲 12～72h，所述水浴超聲的溫度為5～12℃范圍內；水浴超聲后，溶劑進行離心和真空干燥，得到鍺納米片；

制備工作電極：將所述鍺納米片分散于分散劑中，得到含有鍺納米片的分散液，將所述含有鍺納米片的分散液涂布在基底表面，干燥后，得到工作電極；

所述溶劑為異丙醇、乙醇和N-甲基吡咯烷酮中的至少一種，所述分散劑為N- 甲基吡咯烷酮或無水乙醇。

本發明首次采用液相剝離的方法制備鍺納米片，進一步將鍺納米片制成工作電極，該方法制備的鍺納米片具有良好的環境穩定性和光探測性能，制備過程簡單、成本低，可用于大量制備工作電極。