[发明专利]一种透明柔性的宽光谱光电转换结构及制作方法

权利要求书

1.一种透明柔性的宽光谱光电转换结构的制作方法，所述透明柔性的宽光谱光电转换结构包括基底(1)、下电极(2)、光敏层(3)、上电极(4)以及保护层(5)；所述基底(1)由透明柔性材料构成，其上表面具有三维微结构；保护层(5)由透明柔性材料构成，其下表面具有三维微结构；下电极(2)和上电极(4)均为具有柔性的透明导电薄膜；光敏层(3)为具有柔性和透明度的宽光谱光电转换材料薄膜；所述下电极(2)覆盖在基底(1)上表面三维微结构的表面，光敏层(3)覆盖在下电极(2)的上表面，上电极(4)覆盖在光敏层(3)的上表面，保护层(5)覆盖在上电极的上表面，构成纵向多层宽光谱光电转换结构；该结构具有柔性，能够在一定范围内承受弯折、扭转变形，适应曲面应用需求，同时能够在冲击载荷条件下应用；该结构的基底(1)、下电极(2)、光敏层(3)、上电极(4)以及保护层(5)均具有透明度，能够实现部分光波吸收并转换为电信号，部分光波透过结构；

可见光到近红外波段的光波穿过透明的保护层(5)，然后透过透明的上电极(4)，到达光敏层(3)，光敏层(3)在光波的激发下产生光生载流子，光波继续穿过下电极(2)后到达透明的基底(1)与下电极(2)贴合的表面，部分光波透过基底(1)到达结构外空间，部分光波被基底(1)反射并穿过下电极(2)后再次到达光敏层(3)，再次激发光敏层(3)产生光生载流子，由光敏层(3)产生的光生载流子包括电子和空穴两类，上电极(4)接外电路正极、下电极(2)接外电路负极，其中的电子在上电极(4)和下电极(2)产生的电场作用下向上电极(4)运动，空穴在上电极(4)和下电极(2)产生的电场作用下向下电极(2)运动，到达上下电极的光生载流子被分别被电极收集并向外电路流出，从而形成光电流，光电流的大小代表了光信号的强弱，实现对可见光到近红外波段的光波的探测；

其特征在于：所述制作方法包括以下步骤：

首先制备刚性压印模作为阳模，用该阳模在透明柔性材料上压印得到基底(1)；然后用阳模压印得到对应的阴模，用该阴模在透明柔性材料上压印得到保护层(5)；配制导电纳米线乙醇悬浮液，将基底(1)和保护层(5)分别置于该悬浮液中，采用提拉法在基底(1)的上表面形成下电极(2)，在保护层(5)的下表面形成上电极(4)；随后在下电极(2)的上表面沉积宽光谱光电转换材料构成光敏层(3)；最后将基底(1)的上表面和保护层(5)的下表面相对放置并缓慢靠近，直到二者表层的三维微结构相互嵌套，使得下电极(2)、光敏层(3)和上电极(4)实现良好电导通。

2.根据权利要求1所述的一种透明柔性的宽光谱光电转换结构的制作方法，其特征在于：所述的基底(1)和保护层(5)的透明柔性材料采用PDMS有机硅胶，成型方式为压印成型。

3.根据权利要求1所述的一种透明柔性的宽光谱光电转换结构的制作方法，其特征在于：所述的下电极(2)和上电极(4)由导电纳米线网格构成，既能够导电实现光生载流子收集又能够透过光线。

4.根据权利要求1所述的一种透明柔性的宽光谱光电转换结构的制作方法，其特征在于：所述的光敏层(3)为单种宽光谱光电转换材料或多种宽光谱光电转换材料组成的薄膜，能够实现可见光到近红外波段的宽光谱光电转换。

5.根据权利要求4所述的一种透明柔性的宽光谱光电转换结构的制作方法，其特征在于：所述的宽光谱光电转换材料为石墨烯、砷化镓、二硫化钼或铟镓砷。