[发明专利]一种柔性氧化锌纳米颗粒紫外光探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性氧化锌纳米颗粒紫外光探测器及其制备方法，该紫外光探测器，包括从上到下依次设置的共面电极层、感光层、柔性衬底；所述共面电极层采用银纳米线分散液作为原料，利用金属掩膜版辅助，利用喷涂法制备出共面电极图案；所述感光层采用ZnO纳米颗粒悬浮液掺杂单层MoS₂乙醇分散液作为原料，利用金属掩膜版辅助，喷涂法制备成膜；所述柔性衬底采用PDMS薄膜。通过上述方案，本发明极大的缩短了器件的光响应时间，增强了器件光响应率，具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明属于半导体光探测器件技术领域，具体地讲，是涉及一种柔性氧化锌纳米颗粒紫外光探测器及其制备方法。

背景技术

紫外薄膜光探测器具有结构简单，室温工作等优点，被广泛运用于天文学，环境监测，防火防灾和国防军事领域。在众多材料中，氧化锌(ZnO)纳米颗粒具有宽带隙(3.37ev)，高激子束缚能(60meV)，低成本，易于制备等优点，被广泛的运用于高性能紫外薄膜光探测器的研制当中。

ZnO纳米颗粒的光电导效应受表面氧化分子的吸附和解吸控制，在没有紫外光的情况下，吸附在氧化物材料表面的氧化分子会产生电子耗尽层，从而降低其电导性。当存在紫外线照射时，光生空穴移动到其表面并中和带负电的氧化分子，这种光吸收过程使其表面电导率显著增加。当紫外光不再照射时，薄膜表面氧化分子发生吸附，薄膜表面电导率再次降低。因此表面缺陷以及缓慢的氧气吸收/解吸过程会导致器件的响应/回复时间的增加，导致器件性能下降。另外，目前的ZnO纳米颗粒薄膜制备工艺繁琐，设备昂贵，无法满足大面积制备的需求；且制备的薄膜质量低，重复性差。这些因素都大大限制了ZnO纳米颗粒紫外薄膜光探测器的市场推广。因此如何解决现有技术存在的问题是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性氧化锌纳米颗粒紫外光探测器及制备方法，主要解决现有技术中存在的ZnO纳米颗粒紫外薄膜光探测器光响应/回复慢且ZnO纳米颗粒薄膜制备工艺繁琐的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种柔性氧化锌纳米颗粒紫外光探测器，包括从上到下依次设置的共面电极层、感光层、柔性衬底；

所述共面电极层采用银纳米线分散液作为原料，利用金属掩膜版辅助，利用喷涂法制备出共面电极图案；

所述感光层采用ZnO纳米颗粒悬浮液掺杂单层MoS2乙醇分散液作为原料，利用金属掩膜版辅助，喷涂法制备成膜；

所述柔性衬底采用PDMS薄膜。

进一步地，所述共面电极层厚度满足195-205nm。

进一步地，所述感光层中ZnO纳米颗粒悬浮液和MoS2乙醇分散液是按照体积比1:4配制。

进一步地，所述感光层厚度为300nm。

一种柔性氧化锌纳米颗粒紫外光探测器的制备方法，包括如下步骤：

(S1)对固化后的PDMS衬底进行Plasma处理10min，增强柔性衬底亲水性；

(S2)在PDMS衬底上喷涂ZnO:MoS2溶液，形成透明光敏的感光层；

(S3)利用金属掩膜版，在ZnO:MoS2薄膜上喷涂银纳米线溶液形成透明的共面电极层；

(S4)测试所制备器件的电流-时间特性曲线以及机械性能。

进一步地，所述步骤(S1)中PDMS采用PDMS：固化剂＝20:1配制。

进一步地，所述步骤(S2)中喷涂气压为30psi，其中，ZnO NP溶液与MoS2溶液的比例为1:4。

具体地，所述步骤(S3)中银纳米线溶液的浓度为5mg/ml。