[发明专利]半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结柔性器件的构筑方法

说明书

本发明涉及一种表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件的构筑方法，通过柔性衬底机械剥离化学气相沉积法制备的单层石墨烯的方法，并在石墨烯上修饰半导体量子点，控制器件退火温度和时间，优化半导体量子点与石墨烯之间的范德瓦尔斯接触，成功构筑了表面光伏响应性能理想的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性表面光伏器件，可用于相对位置探测或光电探测。

技术领域

本发明属于光伏器件领域，具体涉及一种半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结柔性器件的构筑方法，尤其是表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件的构筑方法。

背景技术

近年来，科研人员致力于开发柔性电子产品，希望其可以模拟皮肤的功能，并且可以实现健康监测、医学植入等应用。高分子薄膜材料由于理想的柔性和可靠性长期以来是柔性电子材料的选择。随着单原子层无机二维材料制备工艺的发展，单原子层无机二维材料在开发高性能柔性电子器件和光电子器件方面引起高度关注。

在单原子层无机二维材料中，石墨烯因超高载流子迁移率、高热导/电导率、高机械强度、大比较面积、理想的化学稳定性等特点，在柔性光电子器件中光活性层的应用中具有很大优势。尽管纯的石墨烯没有带隙，但是通过物理或化学掺杂打开石墨烯的狄拉克锥，从而实现调控石墨烯的带隙是一种行之有效的方法。

2011年，Lemme等人通过加栅压，对所构筑的基底为SiO₂/Si的石墨烯器件中的石墨烯进行电掺杂，使得器件表现出优异的光电响应性能 (Lemme M. C. et al; Gate-activated photoresponse in a graphene p-n junction, Nano Lett., 2011, 11:4134–4137)。

2016年， Sassi等人将化学气象沉积法生长在铜箔上的石墨烯转移到 LiNbO₃ 晶体上，通过光热电子掺杂，得到了高性能中红外光电探测器 (Sassi U. et al；Graphene-based mid-infrared room-temperature pyroelectric bolometers with ultrahightemperature coefficient of resistance, Nat. Commun. ,2016, 8: 14311)。

2018年，Wang等人在用化学气象沉积法生生长石墨烯的过程中，通过在同一刚性基底上分别选区注入n型和p型掺杂离子，很好地构建了无缝石墨烯p-n结阵列，其具有很好的光电响应性能(Wang G. et al；Seamless lateral graphene p–n junctions formedby selective in situ doping for high-performance photodetectors, Nat. Commun.,2018, 9: 5168)。

石墨烯光电子器件在刚性基底上的构筑工艺已被广泛研究与完善，然而对于构筑柔性石墨烯光电子器件，相关器件构筑工艺仍面临很大挑战，并且对石墨烯的掺杂方法大多数只与刚性基底兼容。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结柔性器件的构筑方法。

本发明采取以下技术方案实现：一种半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结柔性器件的构筑方法，其特征在于通过柔性衬底机械剥离化学气相沉积法制备的单层石墨烯的方法，并在石墨烯上修饰半导体量子点，控制器件退火温度和时间，优化半导体量子点与石墨烯之间的范德瓦尔斯接触，成功构筑了表面光伏响应性能理想的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性表面光伏器件，包括如下步骤：

1）将通过化学气相沉积法制备的单层石墨烯样品湿法转移到特种纸上，置于热板上30~60 ºC 烘60~120s, 得到衬底为特种纸的单层石墨烯样品；