[發明專利]基于半導體-極性液體界面的光動傳感及能量轉換裝置及方法

有效

• 申請號: 202110583209.5
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113310573B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 李雪梅;殷俊;李基東;牛紀遠
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 王玉姣;陳彬

本發明公開了一種基于半導體?極性液體界面的光動傳感及能量轉換裝置及方法，屬于光電傳感和能量轉換領域。裝置包括傳感組件，所述傳感組件包括極性液體材料、半導體材料，以及設置于所述半導體材料兩端的電極；所述半導體材料與極性液體材料接觸形成固?液界面；移動光斑；或改變光斑的強度；或使靜止或移動的光斑作開啟、關閉切換；或采用物體遮擋部分固?液界面，并使物體遮擋產生的陰影與固?液界面產生相對移動；可以使半導體兩端電極間產生電壓。通過本發明的裝置，可以實現光電能量轉換以及半導體表面光照區域邊界運動速度、方向以及光照強度的傳感。

技術領域

本發明屬于光電傳感和能量轉換領域，更具體地說，涉及一種基于半導體-極性液體界面的光動傳感及能量轉換裝置及方法。

背景技術

近年來，隨著化石燃料的持續減少以及傳統能源對環境的巨大污染，綠色新型器件的研究和應用得到了巨大的發展，其中光電傳感器因能實現能量的收集和轉換成為人們研究的重要對象之一。

光電傳感器是基于光電效應將光信號轉換為電信號的一種器件。光電傳感器通常由三部分組成，分為：發射器，接收器和檢測電路。傳統的光電傳感器的應用工作范圍受限，使用過程中需要封裝，不在密封環境下使用就很容易被污染失效，無法直接在液體環境中工作。因此如何擴大其應用范圍成為光電傳感器領域值得關注的重要問題。

發明內容

1.要解決的問題

針對現有光電傳感器無法在液體環境中工作的問題，本發明提供一種基于半導體-極性液體界面的光動傳感及能量轉換裝置及方法，在半導體材料與極性液體材料接觸形成的固-液界面上，通過改變光源的強度等條件變化，能夠使光電傳感器產生電壓信號，實現了光電傳感器在液體中工作的目的。

2.技術方案

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于半導體-極性液體界面的光動傳感及能量轉換裝置，包括傳感組件，所述傳感組件包括極性液體材料、半導體材料，以及設置在所述半導體材料兩端的電極；所述半導體材料與極性液體材料接觸形成固-液界面。

采用光源照射在上述裝置的固-液界面上，并且采用包括以下條件之一或其任意組合進行處理：

移動光斑；

或改變光斑的強度；

或使靜止或移動的光斑作開啟、關閉(on/off)切換；

或采用物體遮擋部分固-液界面，并使物體遮擋產生的陰影與固-液界面產生相對移動；

以使半導體兩端電極間產生電壓。

優選地，所述極性液體材料選自無機極性分子液體、有機極性分子液體或含離子的液體中的一種或幾種極性液體，如可以為水。

優選地，所述極性液體材料，還包括由極性液體與固體框架材料組合形成的材料。

優選地，所述極性液體材料為水凝膠。

優選地，所述半導體材料包括帶隙小于6電子伏特的有機半導體材料或無機半導體材料，且摻雜濃度不限。

優選地，所述半導體材料為單晶或多晶材料，或半導體與其他材料混合形成的材料。

優選地，所述半導體材料選自硅、鍺、砷化鎵、聚乙炔、二硫化鉬、黑磷中的一種或幾種。

一種基于半導體-極性液體界面的光動傳感及能量轉換方法，包括如下步驟：采用光源照射在如前所述裝置的固-液界面上，并且將其采用包括以下條件之一或其組合進行處理：

移動光斑；

或改變光斑的強度；

或使靜止或移動的光斑作開啟、關閉(on/off)切換；