[發明專利]一種硫化銅/氧化鋅異質結柔性透明自驅動紫外光電探測器

有效

• 申請號: 202110684755.8
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113421935B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 李誼;王躍;張杰;楊秋月;韋曉靜;馬延文
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L31/0336
• 分類號: H01L31/0336;H01L31/0224;H01L31/109;H01L31/18
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 牛莉莉;周湛湛

本發明涉及一種硫化銅/氧化鋅異質結柔性透明自驅動紫外光電探測器，包括柔性透明襯底、硫化銅/氧化鋅異質結活性層和電極層。將銅納米線進行硫化處理，得到p型硫化銅層包裹的銅納米線；在p型硫化銅層表面生長n型氧化鋅納米線層后制得硫化銅/氧化鋅p?n異質結納米線；將硫化銅/氧化鋅p?n異質結納米線噴涂于柔性透明襯底上，制得硫化銅/氧化鋅p?n異質結薄膜活性層；在硫化銅/氧化鋅p?n異質結薄膜活性層上沉積叉指結構透明電極，獲得柔性透明自驅動紫外光電探測器。該紫外光電探測器的響應時間小于20 ms，透光度在80%以上，在不施加額外電壓條件下顯示出良好的紫外傳感性能。

技術領域

本發明涉及一種硫化銅/氧化鋅異質結自驅動柔性透明紫外光電探測器，屬于納米材料制備與紫外光電探測器技術領域。

背景技術

紫外光電探測器是光電器件系統的關鍵器件，可廣泛應用于火焰傳感、光通信和環境監測等領域。便攜式、可穿戴式是紫外光電探測器的重要發展方向。可穿戴紫外光電探測器應具有柔性、透明性、小尺寸和輕質等特征。此外，自驅動功能也是可穿戴紫外光電探測器的一個重要需求。因此，自驅動柔性透明紫外光電探測器引起了人們的廣泛關注。

氧化鋅材料具有成本低、帶隙寬(3.37 eV)和結合能大 (60 meV)等特性，被認為是一種極具前景的紫外光探測器活性材料。基于氧化鋅材料的紫外光電探測器，特別是自驅動器件，被人們廣泛研究。基于純氧化鋅材料的紫外光電探測器由于氧化鋅材料中存在大量的缺陷態，限制了器件中的電荷轉移過程，通常表現出較差的光響應性能。基于氧化鋅材料的p-n異質結材料和器件，具有響應時間低、開關比高等優勢，是自驅動紫外光電探測器的理想選擇。研究人員將氧化鋅與不同的p型材料例如 Si、 GaN、 CuO、NiO等復合制備了多種p-n異質結材料，構筑了自驅動紫外光電探測器。然而，這些器件大多基于薄膜p-n異質結和電極，導致響應速度有限，透明度低，靈活性差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種響應速度快、穩定性高、透明度高的柔性透明自驅動紫外光電探測器，以用于具有耐彎折、抗拉伸和透明性需求的可穿戴電子設備。

本發明提供的一種硫化銅/氧化鋅異質結柔性透明自驅動紫外光電探測器，由內至外依次包括襯底、硫化銅/氧化鋅p-n異質結活性層和電極層。所述襯底上噴涂有網格結構的硫化銅/氧化鋅p-n異質結活性層，所述硫化銅/氧化鋅p-n異質結活性層上通過掩膜板圖案化噴涂沉積的叉指結構形成電極層，最終獲得自驅動柔性透明紫外光電探測器器件。

進一步，所述襯底為透明柔性材料制成，所述透明柔性材料包括PET、PDMS、PI和TPU。

進一步，所述硫化銅/氧化鋅p-n異質結活性層為硫化銅/氧化鋅p-n異質結納米線噴涂在柔性透明襯底表面以形成的網格結構。

進一步，所述硫化銅/氧化鋅p-n異質結納米線通過將銅納米線進行硫化處理制備得具有p型硫化銅層，并在p型硫化銅層表面生長n型分支狀氧化鋅層納米線陣列而獲得。

進一步，所述p型硫化銅層為薄膜或納米線結構。

進一步，所述p型硫化銅層的厚度為0.3-1 μm；n型氧化鋅層為分支狀納米線陣列結構，通過水熱法在硫化銅層表面生長制備，厚度為0.2-0.6 μm。

進一步的，所述硫化銅/氧化鋅p-n異質結活性層為納米線網格結構，通過噴涂技術沉積于柔性透明襯底表面，厚度為1-2 μm，透光度85%。

進一步的，所述電極層為叉指結構柔性透明導電薄膜，其方阻為2-25Ω.sq^–1。

進一步的，所述叉指結構柔性透明導電薄膜通過掩膜板在硫化銅/氧化鋅p-n異質結活性層表面圖案化噴涂沉積制備；柔性透明導電薄膜中導電材料為金納米線、銀納米線、銅納米線或碳納米管