CN104779314B - 基于氧化锌的紫外光敏传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于氧化锌的紫外光敏传感器，包括依次层叠设置的基底、叉指电极、粘性导电纤维膜、氧化锌膜；所述叉指电极的两组电极不导通，形成所述紫外光敏传感器的信号输出端；所述粘性导电纤维膜设置在叉指电极一侧表面用于粘附所述氧化锌膜；所述氧化锌膜设置在所述粘性导电纤维膜一侧表面，用于感测紫外光。本发明还提供了一种的基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法。本发明涉及的紫外光敏传感器性能稳定，同时简化了紫外光敏传感器的制备工艺，具有灵敏度高，响应时间短，制备工艺简单的特点。
Description
技术领域
本发明涉及传感器领域，尤其是涉及一种基于氧化锌的紫外光敏传感器及其制备方法。
背景技术
氧化锌纳米线作为半导体材料，可以应用于紫外光敏传感器，当紫外光照射在氧化锌纳米线上时，氧化锌纳米线的电阻发生变化，进而使其输出电流产生变化。现有紫外光敏传感器为提高传感器的灵敏度，多注重于改进氧化锌纳米线的制备方法，申请号201010508591.5公开了一种半导体紫外探测传感器及其制备方法，其利用在梳齿形电极一侧通过气相沉积法或者液相化学法生长纳米氧化锌制备半导体紫外光探测器，申请号200910061566.4公开了一种氧化锌纳米紫外光敏传感器及其制备方法，其利用水热法制备水平生长的氧化锌纳米杆阵列形成紫外光敏传感器。常规生长氧化锌纳米线的方法，例如水热生长法和气相沉积法都需要一定的生长条件，例如温度、设备等要求，先利用静电纺丝制备种子层再利用种子层生长氧化锌纳米线，首先需要对静电纺丝得到的氧化锌膜进行高温煅烧，其对设备的要求较高，并且限制了基底材料的使用。上述紫外光敏传感器的制备过程存在制备工艺复杂，设备要求高，其产品的一致性较差，不适用大规模生产的缺点。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于氧化锌的紫外光敏传感器及其制备方法，通过在叉指电极表面上设置粘性导电纤维膜，简化了紫外光敏传感器的制备工艺，所制得的紫外光敏传感器具有响应度高，响应与回复时间短，光/暗电流比值高，制备工艺简单，可大规模生产的特点。
本发明采用静电纺丝法首先在叉指电极一侧表面上制备粘性导电纤维 膜，该粘性导电纤维膜由掺杂有导电材料的聚合物纤维组成，该粘性导电纤维膜一方面用作粘附层，一方面用作导电层；再将氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒涂覆于粘性导电纤维膜一侧形成氧化锌膜。
由于采用在叉指电极一侧设置粘性导电纤维膜，该粘性导线纤维膜具有一定的粘附性，所以可直接将合成好或者商用氧化锌涂覆于粘性导电纤维膜表面，省略了需要化学生长氧化锌及高温煅烧的工艺步骤，并且对工艺设备要求简单，适合工业化生产。该粘性导电纤维膜中掺杂有一定含量的导电材料，所以粘性导电纤维膜在兼具粘附性的同时具备导电性，且通过一定的材料配比使粘性导电纤维膜的电阻与氧化锌膜的电阻存在一个平衡，该导电性使粘性导电纤维膜与氧化锌膜组成为紫外光敏传感器的光敏电阻，使得紫外光照射到氧化锌膜上后光敏电阻的电阻值发生变化，使内电路中的电流产生变化，通过叉指电极的两对电极输出。所以调整导电材料的配比使得该粘性导电纤维膜导电性适中，导电材料含量过少，所制备的紫外光敏传感器的光电流与暗电流值均过小，不适合监测分析；导电材料含量过大，所制备的紫外光敏传感器的光暗电流比值过小，即响应度过低，因此，为使得紫外光敏传感器具有合适的电流值和响应度，导电材料的含量应适中。
本发明紫外光敏传感器，具有灵敏度高、响应时间短，制备工艺简单、易于工业化生产的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的第一技术方案是：一种基于氧化锌的紫外光敏传感器，包括依次层叠设置的基板、叉指电极、粘性导电纤维膜、氧化锌膜；
其中，所述叉指电极的两组电极相互不导通，作为所述紫外光敏传感器的信号输出端；
所述粘性导电纤维膜设置在所述叉指电极的一侧表面上，用于粘附所述氧化锌膜；
所述氧化锌膜设置在所述粘性导电纤维膜一侧表面，用于感测紫外光。
其中，所述氧化锌膜由氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒构成。
所述掺杂氧化锌纳米颗粒由在氧化锌纳米颗粒中掺杂氧化银、氧化铝、氧化铈、氧化铜中的任一种或多种构成。
所述氧化锌膜中氧化锌纳米颗粒粒径为10nm-50μm。
所述氧化锌膜的厚度为10nm-700μm。
前述的基于氧化锌的紫外光敏传感器，所述叉指电极由在基板上沉积或涂布电极材料形成。
前述的基于氧化锌的紫外光敏传感器，所述粘性导电纤维膜由掺杂有导电材料的聚合物纤维构成。
其中，所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙中的任一种；所述导电材料为聚苯胺、导电碳粉、碳纳米管、石墨烯中的任一种。
所述基板的材质为玻璃、硅芯片、亚克力、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的任一种。
为了解决上述技术问题，本发明采用的第二技术方案是：一种基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，该方法包括：
(1)制备叉指电极
在基板上通过沉积或涂布电极材料形成叉指电极形状的两组电极；
(2)配置粘性导电纤维膜用静电纺丝液
将聚合物加入到第一溶剂中，混合均匀，制备得到聚合物胶体溶液；将导电材料加入到聚合物胶体溶液中，混合均匀制备得到静电纺丝液；
(3)静电纺丝
将步骤(2)所得静电纺丝液在形成叉指电极的两组电极的一侧表面上进行静电纺丝，在叉指电极的一侧表面上获得粘性导电纤维膜；
(4)配置氧化锌悬浮液
将氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒加入到第二溶剂中，混合均匀制备得到氧化锌悬浮液；
(5)涂布氧化锌膜
将上述氧化锌悬浮液通过旋转涂布、丝网印刷或刮膜涂布的方法涂覆于上述粘性导电纤维膜表面，制备得到氧化锌膜；
(6)干燥处理
将上述制备得到的氧化锌膜、粘性导电纤维膜连同叉指电极及基板一起进行干燥处理，制备得到紫外光敏传感器。
其中，步骤(2)中，所述静电纺丝液中导电材料的含量为0.1wt％-15wt％。
其中，步骤(2)中，所述聚合物胶体溶液中聚合物的含量为5wt％-12wt％。
其中，步骤(2)中，所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙中的任一种；所述导电材料为聚苯胺、导电碳粉、碳纳米管、石墨烯中的任一种；所述第一溶剂为二甲基甲酰胺、乙醇、丙酮、异丙醇中的任一种或几种。
其中，步骤(3)中，静电纺丝的工作条件如下：电压为8kV-25kV，接收距离为8cm-20cm，推动速度0.1ml/hr-1ml/hr。
其中，步骤(4)中，所述第二溶剂为乙醇、二甲基甲酰胺、异丙醇或混合溶剂；所述氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒在氧化锌悬浮液中的含量为3wt％-25wt％；所述混合溶剂包括聚环氧乙烷与乙醇或聚环氧乙烷与二甲基甲酰胺或聚环氧乙烷与异丙醇，其中，聚环氧乙烷与乙醇、二甲基甲酰胺、异丙醇的质量比均为1％-15％。
其中，步骤(4)中，所述氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒的粒径为10nm-50μm。
其中，步骤(5)中，所述氧化锌膜的厚度为10nm-700μm；所述旋转涂布速度为500rpm-2000rpm，涂布时间为10s-2min。
其中，步骤(6)中，干燥温度为100～200℃，干燥时间为15min～1h。
前述基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，进一步包括步骤(7)，对上述步骤(1)～(6)制备得到的紫外光敏传感器进行封装。
本发明基于氧化锌的紫外光敏传感器，由于氧化锌膜涂覆设置于粘性导电纤维膜上，不需要额外的生长氧化锌的工艺，所以具备制备工艺简单的特点，同时氧化锌膜的涂覆工艺可重复性好，同时纳米氧化锌颗粒的选择灵活，可制作不同响应度的光敏传感器，所以本发明紫外光敏传感器在具有制备工艺简单，可批量生产的前提下，还具有灵敏度高、响应时间快的特点。
附图说明
图1是本发明紫外光敏传感器结构示意图。
图2是叉指电极示意图。
图3是第一具体实施方式静电纺丝制备粘性导电纤维膜示意图。
图4是第一具体实施方式旋转涂布在粘性导电纤维膜上制备氧化锌膜示意图。
图5是氧化锌膜在粘性导电纤维膜上具体设置方式。
图6是本发明紫外光敏传感器在加热后、加封装件后、放置3天后相应电流-时间变化图。
图7是本发明紫外光敏传感器在不同紫外光强度下电流-时间变化图。
图8是在本发明紫外光敏传感器在不同紫外光照射下所产生的光电流变化。
图9是本发明紫外光敏传感器在不同紫外光强度照射下的电流输出与其响应度变化图。
图10为本发明实施例四制备的紫外光敏传感器紫外光照射下电流-时间曲线图；
图11为本发明实施例四制备的紫外光敏传感器与实施例二制备的紫外光敏传感器在紫外光照射下的电流-时间图对比图；
图12为本发明导电聚苯胺含量为0.1wt％的紫外光敏传感器与导电聚苯胺含量为5wt％的紫外光敏传感器在紫外光照射下电流-时间变化图对比图；
图13为本发明导电聚苯胺含量为15wt％的紫外光敏传感器与导电聚苯胺含量为5wt％的紫外光敏传感器在紫外光照射下电流-时间变化图对比图；
具体实施方式
为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明。
下面详细说明一下本发明的第一具体实施方式。
一种基于氧化锌的紫外光敏传感器，包括括依次层叠设置的基板、叉指电极、粘性导电纤维膜、氧化锌膜。
图1是本发明紫外光敏传感器的结构示意图。如图1所示，本发明紫外 光敏传感器包括：基板1、叉指电极2、粘性导电纤维膜3、氧化锌膜4。
其中，基板1材质为玻璃、硅芯片、亚克力、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的任一种，因本发明紫外光敏传感器不需要生长氧化锌，因此避免了制备过程中的高温、溶液等生长环境，所以对基底材质选用范围更广泛，选用柔性基底可广泛提高紫外光敏传感器的应用范围。
叉指电极2由两组不导通的电极组成，两组电极构成本发明紫外光敏传感器的信号输出端。粘性导电纤维膜3设置在叉指电极2一侧表面，横跨在两组电极之间，用于粘附所述氧化锌膜并使所述叉指电极与所述氧化锌膜之间形成欧姆接触；氧化锌膜4设置在所述粘性导电纤维膜3一侧表面，用于感测紫外光。在上述的紫外光敏传感器中，粘性导电纤维膜3与氧化锌膜4并联组成现有技术中的紫外光敏传感器的光敏电阻。
图2为叉指电极示意图，本发明叉指电极采用现有技术中的常规方法制成。具体的，在基板上沉积或涂布电极材料形成叉指电极形状的两组电极。本发明叉指电极厚度约为100nm-8μm。本发明对叉指电极所用基板没有特殊规定，常规的基底材料均可应用于本发明，例如玻璃、硅芯片、亚克力等，尤其本发明基底材料可选用柔性材质，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯。本发明对电极材料也没有特殊规定，例如金、银、铜、铝、钛等均可应用于本发明。本发明采用的涂布或沉积方法也是现有技术中常用的，例如磁控溅射、电子束或热蒸镀、丝网印刷、或旋转涂布。
本发明采用静电纺丝的方法在叉指电极一侧制备得到粘性导电纤维膜3，如图3所示，为第一具体实施方式静电纺丝制备粘性导电纤维膜示意图。图3中，粘性导电纤维膜3由掺杂导电材料的聚合物纤维31构成，设置在叉指电极2一侧表面上。因粘性导电纤维膜3中含有聚合物，如PVDF、PMMA、PA等，所以粘性导电纤维膜具备一定的粘附性，可有效的将涂覆在其表面的纳米氧化锌粘附在其表面，同时，粘性导电纤维膜中还含有一定配比的导电材料，例如，聚苯胺、导电碳粉、碳纳米管、石墨烯等，使得粘性导电纤维膜3同时具备一定的导电性能，能够与氧化锌膜4组成一个光敏电阻。
粘性导电纤维膜3具体制备方法如下:
(1)配置粘性导电纤维膜用静电纺丝液
将聚合物加入到第一溶剂中，混合均匀，制备得到聚合物胶体溶液，其中聚合物胶体溶液中聚合物的含量为5wt％-12wt％；将导电材料加入到上述聚合物胶体溶液中，混合均匀，制备得到静电纺丝液，其中静电纺丝液中导电材料的含量为0.1wt％-15wt％；所述聚合物为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙(PA)中的任一种；所述导电材料为聚苯胺、导电碳粉、碳纳米管、石墨烯中的任一种；所述第一溶剂为二甲基甲酰胺、丙酮、丙酮、异丙醇的一种或几种。
其中，上述混合方法为常规混合方法，例如机械搅拌，磁力搅拌，超声波分散等方法。
(2)静电纺丝
将步骤(1)所得静电纺丝液加入到静电纺丝装置中，在形成叉指电极的两组电极的一侧表面上进行静电纺丝，在叉指电极的一侧表面上获得粘性导电纤维膜。
本发明所用静电纺丝装置为常规市售静电纺丝装置。具体的，将步骤(1)所得静电纺丝液加入到静电纺丝装置的给液装置例如注射针管中，针头为金属，如不锈钢，将针头接高压电源，接收端接地。然后在电压为8kV-25kV，接收距离为8cm-20cm条件下，用微量泵以推动速度0.1ml/hr-1ml/hr，将静电纺丝液通过喷射装置注射到叉指电极的一侧表面上进行静电纺丝，在叉指电极的一侧表面上获得粘性导电纤维膜3。
在静电纺丝法制备粘性导电纤维膜3过程中，使用聚合物胶体溶液作为静电纺丝液，一方面可保证静电纺丝的顺利进行，另一方面，可保证粘性导电纤维膜的粘附性，所以，聚合物的配比对紫外光敏传感器性能有一定的影响。在聚合物胶体溶液中加入导电材料，可以保证粘性导电纤维膜的导电性，降低粘性导电纤维膜的内阻。导电材料含量过少，所制备的紫外光敏传感器的光电流与暗电流值均过小，不适合监测分析；导电材料含量过大，所制备的紫外光敏传感器的光暗电流比值过小，即响应度过低，因此，合适的导电材料配比对紫外光敏传感器的性能有着重要的影响。
氧化锌膜采用涂覆的方法制备在粘性导电纤维膜的一侧表面，所述涂覆方法包括旋转涂布、丝网印刷、刮膜涂布方法。如图4所示为第一具体实施方式旋转涂布在粘性导电纤维膜上制备氧化锌膜示意图。其具体制备方法如下：
(3)配置氧化锌悬浮液
将氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒加入到第二溶剂中，混合均匀制备得到氧化锌悬浮液，其中第二溶剂为乙醇、二甲基甲酰胺、异丙醇或混合溶剂，所述氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒在氧化锌悬浮液中的含量为3wt％-25wt％。混合溶剂包括聚环氧乙烷与乙醇、聚环氧乙烷与二甲基甲酰胺、聚环氧乙烷与异丙醇，其中，聚环氧乙烷与乙醇、二甲基甲酰胺、异丙醇的质量比为1％-15％，在溶剂中加入聚环氧乙烷可以增加氧化锌悬浮液的粘度，利于涂覆。；
本发明中氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒为商用氧化锌或者提前合成制备的氧化锌纳米颗粒。其中，掺杂氧化锌纳米颗粒为氧化锌纳米颗粒中掺杂有氧化银、氧化铝、氧化铈、氧化铜等。异质结构氧化锌为TiO2-ZnO、SnO2-ZnO。
上述氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒的粒径为10nm-50μm，具有较高的比表面积。
(4)涂布氧化锌膜
将上述氧化锌悬浮液涂覆与上述粘性导电纤维膜表面，制备得到氧化锌膜，其中，所述涂覆方法包括旋转涂布、丝网印刷、刮膜涂布方法；
本发明中所制备的氧化锌膜厚度为为10nm-700μm，优选为单层氧化锌膜。以旋转涂布为例，采用500rpm-2000rpm旋转速度在粘性导电纤维膜一侧表面涂覆10s-2min，制备得到厚度均匀的氧化锌膜。
如图5所示，为氧化锌膜4在粘性导电纤维膜3上具体设置方式，相比于化学生长等方法在叉指电极表面直接生长氧化锌，涂覆设置氧化锌克服了上述生长方法的不定性，氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒41在掺杂有导电材料的聚合物纤维31一侧表面均匀分 布，能够提高紫外光敏传感器的灵敏度，同时简化制备工艺，实现批量生产。
经过上述(1)～(4)制备步骤后，本发明的紫外光敏传感器还可进一步包括，
(5)干燥处理
将上述制备得到的依次层叠设置氧化锌膜、粘性导电纤维膜连同叉指电极及基板一起进行干燥处理，制备得到紫外光敏传感器。其中，干燥温度为100～200℃，干燥时间为15min～1h。
上述干燥处理目的是去除制备氧化锌膜过程中掺杂的溶剂，例如，乙醇等。
经过上述制备工艺后，本发明的紫外光敏传感器可实现感测紫外线的功能，为提高本发明紫外光敏传感器的稳定性，以及减少紫外光敏传感器在使用过程中受外界环境的磨损，本发明基于氧化锌的紫外光敏传感器制备方法进一步包括步骤(6)，对上述步骤(1)～(5)制备得到的紫外光敏传感器进行封装。所述封装材料为常规封装材料，优选透明材质。
本发明紫外光敏传感器在紫外光的照射下，其电阻会随之下降。如附表一所示，将商用紫外光检测仪与器件至于不同的太阳光照射下，紫外光的强度增加对应的是器件的电阻降低，从而使得紫外光敏传感器的输出电流发生变化，经外部检测仪器检测后，可实现检测紫外光强度。
表1 不同紫外光照射下紫外光敏传感器电阻变化
下面通过具体的实施例来阐述本发明的方法的实施，本领域技术人员应当理解的是，这不应被理解为对本发明权利要求范围的限制。
实施例一
本实施例所得紫外光敏传感器尺寸为0.5cm×0.5cm，氧化锌膜厚度为200μm。
(1)叉指电极的制备
以金箔为靶材，用磁控溅射法在玻璃片上沉积叉指电极，电极厚度约为2μm。
(2)配置粘性导电纤维膜用静电纺丝液
将0.15g的PVDF(分子量1.1M)溶于0.85g/0.5g的DMF/acetone(丙酮)混合溶剂里，机械搅拌制备得到聚合物胶体溶液；
将0.165g的导电态聚苯胺分散在上述聚合物胶体溶液中，机械搅拌制备得到粘性导电纤维膜用静电纺丝液，其中，静电纺丝液中导电态聚苯胺含量为10wt％；
(3)静电纺丝
将步骤(2)所得静电纺丝液加入到注射针管中，针头(不锈钢)接高压源，接收端接地。然后在电压为12kV，接收距离为10cm条件下，用微量泵以推动速度0.1ml/hr，将静电纺丝液注射到叉指电极上进行静电纺丝1分钟，在叉指电极上获得粘性导电纤维膜。
(4)配置氧化锌悬浮液
商用ZnO纳米颗粒0.125g加入到在0.25g/1g的PEO(分子量100,000)/乙醇混合溶剂里，氧化锌粒径为5μm，混合均匀制备得到氧化锌悬浮液；
以旋转涂布的方法将ZnO悬浮液以500rpm，30秒均匀涂布在粘性导电纤维膜/叉指电极/玻璃片上，制备得到氧化锌膜。
(5)干燥处理
将上述得到的氧化锌膜/粘性导电纤维膜/叉指电极/玻璃片置于加热板上，以150℃的温度，干燥30分钟，以蒸发掉乙醇溶液。
经过上述步骤(1)～(5)后，制备得到本发明的紫外光敏传感器。
用导线连接叉指电极，将器件以电化学工作站(CHI660E，上海辰华仪器)量测上述紫外光敏传感器的电流--时间变化，测试结果如图6所示。
图6为实施例一制备的紫外光敏传感器在700μW/cm2紫外光强度和70μW/cm2紫外光强度下的电流-时间变化图。如图所示，在700μW/cm2紫外光照射下，器件对于紫外光的相应回复速率为曲线a，暗电流约为7×10-9安培，光电流为8.1×10-7安培，由此可得，光电流与暗电流的比例为～115。在70μW/cm2紫外光照射下，器件对于紫外光的相应回复速率为曲线b，暗电流 约为7×10-9安培，光电流为2×10-7安培，由此可得，光电流与暗电流的比例为～29。
如图7为实施例一制备的紫外光敏传感器在不同紫外光强度下的输出电流变化，紫外光强度小于200μW/cm2时，输出电流与照射的紫外光强度大致成正比，且响应速度快。当照射强度大于200μW/cm2时，电流输出的趋势变缓。上述数据说明本发明紫外光敏传感器对紫外光具有良好的灵敏度。
实施例二
本实施例所得紫外光敏传感器尺寸为0.5cm×0.5cm，氧化锌膜厚度为200μm-500μm。
(1)叉指电极的制备
以金箔为靶材，用磁控溅射在玻璃片上沉积叉指电极，电极厚度约为2μm。
(2)配置粘性导电纤维膜用静电纺丝液
将0.15g的PVDF(分子量1.1M)溶于0.85g/0.5g的DMF/acetone(丙酮)混合溶剂里，机械搅拌制备得到聚合物胶体溶液；
将0.16g的导电石墨烯分散上述聚合物胶体溶液中，机械搅拌制备得到粘性导电纤维膜用静电纺丝液，其中，静电纺丝液中导电石墨烯含量为10wt％；
(3)静电纺丝
将步骤(2)所得静电纺丝液加入到注射针管中，针头(不锈钢)接高压源，接收端接地。然后在电压为12kV，接收距离为15cm条件下，用微量泵以推动速度0.1ml/hr，将静电纺丝液注射到叉指电极上进行静电纺丝1min，在叉指电极上获得粘性纤维导电膜。
(4)配置氧化锌悬浮液
商用TiO2-ZnO纳米颗粒0.125g加入到在2g的乙醇溶液里，氧化锌粒径为5μm，混合均匀制备得到氧化锌悬浮液；
以旋转涂布的方法将ZnO悬浮液以1000rpm，30秒均匀涂布在粘性导电纤维膜/叉指电极/玻璃片上，制备得到氧化锌膜。
(5)干燥处理
将上述得到的氧化锌膜/粘性导电纤维膜/叉指电极/玻璃片置于加热板上，以120℃的温度，干燥30分钟，以蒸发掉乙醇溶液。
用导线连接叉指电极，将器件以电化学工作站(CHI660E，上海辰华仪器)量测上述紫外光敏传感器的电流--时间变化。
分析器件在780μW/cm2的紫外光照射下的响应时间与回复时间，分别以公式一与二做数据拟合，所得到的τg与τd分别是1.1秒与0.73秒。而面积0.5cm*0.5cm的器件输出光电流是2.07*10-5安培，光电流/暗电流(～3*10-8安培)是～690。
其中I、Io、Iu、τd、τg、t分别代表量测电流、暗电流、最大光电流、回复时间常数、反应时间常数、与时间。
如图8所示为实施例二的紫外光敏传感器，在不同紫外光强度照射下的电流输出与其响应度(AW)。电流增加的趋势随紫外光强度的增加而变缓。
实施例三
本实施例所得紫外光敏传感器尺寸为0.5cm×0.5cm，氧化锌膜厚度为300μm。
实施例三与实施例二的区别在于，紫外光敏传感器的制备方法还进一步包括：
(6)封装处理
将实施例二得到的紫外光敏传感器器件进行封装保护，封装材料为玻璃、PET、硅胶等，本实施例使用的为玻璃。用导线连接叉指电极，将器件以电化学工作站(CHI660E，上海辰华仪器)量测上述紫外光敏传感器的电流--时间变化，对本实施例紫外光敏传感器进行封装后，不影响光敏传感器的性能。如图9，为三种不同条件下紫外光敏传感器的电流-时间变化图，其中，曲线e表示在经过步骤(5)干燥处理清除溶剂后的紫外光敏传感器电流-时间变化图，曲线f为采用玻璃片进行封装后的紫外光敏传感器电流-时间变化图，曲线g 为封装后室温下放置3天后测试的紫外光敏传感器电流-时间变化图。由上述曲线图可看出，三种制备工艺得到的紫外光敏传感器对相同紫外光的响应非常一致，即，将紫外光光敏传感器进行封装后，不会影响传感器对紫外光的响应度，同时，在静置3天后，紫外光敏传感器同样能够达到相同的响应度，器件具有良好的稳定性，同时，又可避免传感器在外界使用中的磨损。
实施例四
(1)叉指电极的制备
以金箔为靶材，用磁控溅射在玻璃片上沉积叉指电极，电极厚度约为2μm。
(2)配置氧化锌悬浮液
商用ZnO纳米颗粒0.13g加入到在0.25g/1g的PEO(分子量100,000)/乙醇混合溶剂里，氧化锌粒径为5微米，混合均匀制备得到氧化锌悬浮液；
以旋转涂布的方法将ZnO悬浮液以1000rpm，30秒均匀涂布在叉指电极/玻璃片上，制备得到氧化锌膜。
(3)干燥处理
将上述得到的氧化锌膜/叉指电极/玻璃片置于加热板上，以150℃的温度，干燥30分钟，以蒸发掉乙醇溶液。
如图10为实施例四制备的紫外光敏传感器紫外光照射下电流-时间曲线图；图11为实施例四制备的紫外光敏传感器与实施例二制备的紫外光敏传感器在紫外光照射下的电流-时间图，其中，曲线h为实施例二制备的紫外光敏传感器在紫外光照射下的电流-时间图，曲线i为实施例四制备的紫外光敏传感器在紫外光照射下的电流-时间图；由图10和图11可知，未设置导电纤维膜所制备的紫外光敏传感器即实施例四制备的器件响应时间短，但是电流值过小，不利于后期数据处理，影响紫外光敏传感器的灵敏度。
实施例五
本实施例所得紫外光敏传感器尺寸为0.5cm×0.5cm，氧化锌膜厚度为400μm。
(1)叉指电极的制备
以金箔为靶材，用磁控溅射在玻璃片上沉积叉指电极，电极厚度约为3μm。
(2)配置纤维膜用静电纺丝液
将0.15g的PVDF(分子量1.1M)溶于0.85g/0.5g的DMF/acetone(丙酮)混合溶剂里，机械搅拌制备得到纤维膜用静电纺丝液；
(3)静电纺丝
将步骤(2)所得静电纺丝液加入到注射针管中，针头(不锈钢)接高压源，接收端接地。然后在电压为12kV，接收距离为15cm条件下，用微量泵以推动速度0.1ml/hr，将静电纺丝液注射到叉指电极上进行静电纺丝1分钟，在叉指电极上获得聚合物纤维膜。
(4)配置氧化锌悬浮液
商用ZnO纳米颗粒0.2g加入到在0.25g/1g的PEO(分子量100,000)/乙醇混合溶剂里，氧化锌粒径为10μm，混合均匀制备得到氧化锌悬浮液；
以旋转涂布的方法将ZnO悬浮液以1000rpm，30秒均匀涂布在粘性纤维膜/叉指电极/玻璃片上，制备得到氧化锌膜。
(5)干燥处理
将上述得到的氧化锌膜/粘性纤维膜/叉指电极/玻璃片置于加热板上，以150℃的温度，干燥30分钟，以蒸发掉乙醇溶液。
由上述步骤制备的紫外光敏传感器，其灵敏度不高由于粘性纤维膜内阻过高，无法测量其输出电流。
实施例六
本实施例所得紫外光敏传感器尺寸为0.5cm×0.5cm，氧化锌膜厚度为200μm。
(1)叉指电极的制备
以金箔为靶材，用磁控溅射在玻璃片上沉积叉指电极，电极厚度约为2μm。
(2)配置粘性导电纤维膜用静电纺丝液
将0.15g的PVDF(分子量1.1M)溶于0.85g/0.5g的DMF/acetone(丙酮) 混合溶剂里，机械搅拌制备得到聚合物胶体溶液；
将0.0015g的导电态聚苯胺分散在上述聚合物胶体溶液中，机械搅拌制备得到粘性导电纤维膜用静电纺丝液，其中，静电纺丝液中导电态聚苯胺含量为0.1wt％；
(3)静电纺丝
将步骤(2)所得静电纺丝液加入到注射针管中，针头(不锈钢)接高压源，接收端接地。然后在电压为12kV，接收距离为10cm条件下，用微量泵以推动速度0.1ml/hr，将静电纺丝液注射到叉指电极上进行静电纺丝1分钟，在叉指电极上获得粘性导电纤维膜。
(4)配置氧化锌悬浮液
商用ZnO纳米颗粒0.125g加入到在0.25g/1g的PEO(分子量100,000)/乙醇混合溶剂里，氧化锌粒径为5μm，混合均匀制备得到氧化锌悬浮液；
以旋转涂布的方法将ZnO悬浮液以500rpm，30秒均匀涂布在粘性导电纤维膜/叉指电极/玻璃片上，制备得到氧化锌膜。
(5)干燥处理
将上述得到的氧化锌膜/粘性导电纤维膜/叉指电极/玻璃片置于加热板上，以150℃的温度，干燥30分钟，以蒸发掉乙醇溶液。
经过上述步骤(1)～(5)后，制备得到本发明的紫外光敏传感器。
用导线连接叉指电极，将器件以电化学工作站(CHI660E，上海辰华仪器)量测上述紫外光敏传感器的电流--时间变化，测试结果如图12所示。
图12为导电聚苯胺含量为0.1％(实施例六制备的紫外光敏传感器)的紫外光敏传感器与导电聚苯胺含量为5％的紫外光敏传感器在紫外光照射下电流-时间变化图，其中曲线j为实施例六制备的紫外光敏传感器，曲线k为导电聚苯胺含量为5％的紫外光敏传感器，图12可得，实施例六制备的紫外光敏传感器(导电聚苯胺含量0.1％)响应时间短，但是电流过小。
实施例七
本实施例所得紫外光敏传感器尺寸为0.5cm×0.5cm，氧化锌膜厚度为200μm。
(1)叉指电极的制备
以金箔为靶材，用磁控溅射在玻璃片上沉积叉指电极，电极厚度约为2μm。
(2)配置粘性导电纤维膜用静电纺丝液
将0.15g的PVDF(分子量1.1M)溶于0.85g/0.5g的DMF/acetone(丙酮)混合溶剂里，机械搅拌制备得到聚合物胶体溶液；
将0.265g的导电态聚苯胺分散在上述聚合物胶体溶液中，机械搅拌制备得到粘性导电纤维膜用静电纺丝液，其中，静电纺丝液中导电态聚苯胺含量约为15wt％；
(3)静电纺丝
将步骤(2)所得静电纺丝液加入到注射针管中，针头(不锈钢)接高压源，接收端接地。然后在电压为12kV，接收距离为10cm条件下，用微量泵以推动速度0.1ml/hr，将静电纺丝液注射到叉指电极上进行静电纺丝1分钟，在叉指电极上获得粘性导电纤维膜。
(4)配置氧化锌悬浮液
商用ZnO纳米颗粒0.125g加入到在0.25g/1g的PEO(分子量100,000)/乙醇混合溶剂里，氧化锌粒径为5μm，混合均匀制备得到氧化锌悬浮液；
以旋转涂布的方法将ZnO悬浮液以500rpm，30秒均匀涂布在粘性导电纤维膜/叉指电极/玻璃片上，制备得到氧化锌膜。
(5)干燥处理
将上述得到的氧化锌膜/粘性导电纤维膜/叉指电极/玻璃片置于加热板上，以150℃的温度，干燥30分钟，以蒸发掉乙醇溶液。
经过上述步骤(1)～(5)后，制备得到本发明的紫外光敏传感器。
用导线连接叉指电极，将器件以电化学工作站(CHI660E，上海辰华仪器)量测上述紫外光敏传感器的电流--时间变化，测试结果如图13所示。
图13为导电聚苯胺含量为15％(实施例七制备的紫外光敏传感器)的紫外光敏传感器与导电聚苯胺含量为5％的紫外光敏传感器在紫外光照射下电流-时间变化图，其中曲线l为实施例七制备的紫外光敏传感器，曲线m为导电聚苯胺含量为5％的紫外光敏传感器，图13可得，实施例七制备的紫外光敏传感器(导电聚苯胺含量15％)电流比较大，但是响应时间增长。
由图12与图13可知，随着导电材料含量的增加，紫外光敏传感器输出电流增加，但是其响应时间也相应延长，同时，如果导电材料过少，则传感器电流过小，不利于监测。
本发明制备的紫外光敏传感器，通过在叉指电极一侧设置粘性纤维导电层，以进一步涂覆氧化锌膜，从而简化的紫外光敏传感器的制备工艺，利于工业化生产，同时，通过调整粘性纤维膜中导电材料的含量，使得氧化锌紫外光敏传感器具有较小的响应回复时间，同时具有较大的电流输出，增加了紫外光敏传感器的灵敏度，增加了光/暗电流的比值。
Claims (21)
1.一种基于氧化锌的紫外光敏传感器，其特征在于，包括依次层叠设置的基板、叉指电极、粘性导电纤维膜、氧化锌膜；
其中，所述叉指电极的两组电极相互不导通，作为所述紫外光敏传感器的信号输出端；
所述粘性导电纤维膜设置在所述叉指电极的一侧表面上，用于粘附所述氧化锌膜；
所述氧化锌膜设置在所述粘性导电纤维膜一侧表面，用于感测紫外光。
2.根据权利要求1所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器，其特征在于，所述氧化锌膜由氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒构成。
3.根据权利要求2所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器，其特征在于，所述掺杂氧化锌纳米颗粒由在氧化锌纳米颗粒中掺杂氧化银、氧化铝、氧化铈、氧化铜中的任一种或多种构成。
4.根据权利要求1所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器，其特征在于，所述氧化锌膜中氧化锌纳米颗粒粒径为10nm-50μm。
5.根据权利要求1所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器，其特征在于，所述氧化锌膜的厚度为10nm-700μm。
6.根据权利要求1所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器，其特征在于，所述叉指电极由在基板上沉积或涂布电极材料形成。
7.根据权利要求1所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器，其特征在于，所述粘性导电纤维膜由掺杂有导电材料的聚合物纤维构成。
8.根据权利要求7所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器，其特征在于，所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙中的任一种；所述导电材料为聚苯胺、导电碳粉、碳纳米管、石墨烯中的任一种。
9.根据权利要求1所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器，其特征在于，所述基板的材质为玻璃、硅芯片、亚克力、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的任一种。
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器，其特征在于，包括透明封装结构，所述透明封装结构包裹在所述紫外光敏传感器的外层。
11.一种基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，该方法包括：
(1)制备叉指电极
在基板上通过沉积或涂布电极材料形成叉指电极形状的两组电极；
(2)配置粘性导电纤维膜用静电纺丝液
将聚合物加入到第一溶剂中，混合均匀，制备得到聚合物胶体溶液；将导电材料加入到聚合物胶体溶液中，混合均匀制备得到静电纺丝液；
(3)静电纺丝
将步骤(2)所得静电纺丝液在形成叉指电极的两组电极的一侧表面上进行静电纺丝，在叉指电极的一侧表面上获得粘性导电纤维膜；
(4)配置氧化锌悬浮液
将氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒加入到第二溶剂中，混合均匀制备得到氧化锌悬浮液；
(5)涂布氧化锌膜
将上述氧化锌悬浮液通过旋转涂布、丝网印刷或刮膜涂布的方法涂覆于上述粘性导电纤维膜表面，制备得到氧化锌膜；
(6)干燥处理
将上述制备得到的氧化锌膜、粘性导电纤维膜连同叉指电极及基板一起进行干燥处理，制备得到紫外光敏传感器。
12.根据权利要求11所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述静电纺丝液中导电材料含量为0.1wt％-15wt％。
13.根据权利要求11所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚合物胶体溶液中聚合物的含量为5wt％-12wt％。
14.根据权利要求11所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚合物为聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙中的任一种；所述导电材料为聚苯胺、导电碳粉、碳纳米管、石墨烯中的任一种；所述第一溶剂为二甲基甲酰胺、乙醇、丙酮、异丙醇中的任一种或几种。
15.根据权利要求11所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，静电纺丝的工作条件如下：电压为8kV-25kV，接收距离为8cm-20cm，推动速度0.1ml/hr-1ml/hr。
16.根据权利要求11所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述第二溶剂为乙醇、二甲基甲酰胺、异丙醇或混合溶剂；所述氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒在氧化锌悬浮液中的含量为3wt％-25wt％。
17.根据权利要求16所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂包括聚环氧乙烷与乙醇或聚环氧乙烷与二甲基甲酰胺或聚环氧乙烷与异丙醇，其中，聚环氧乙烷与乙醇、二甲基甲酰胺、异丙醇的质量比均为1％-15％。
18.根据权利要求11所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述氧化锌纳米颗粒和/或掺杂氧化锌纳米颗粒和/或异质结构氧化锌纳米颗粒的粒径为10nm-50μm。
19.根据权利要求11所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述氧化锌膜的厚度为10nm-700μm；所述旋转涂布速度为500rpm-2000rpm，涂布时间为10s-2min。
20.根据权利要求11所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，干燥温度为100～200℃，干燥时间为15min～1h。
21.根据权利要求11-20任一项所述的基于氧化锌的紫外光敏传感器的制备方法，其特征在于，进一步包括步骤(7)，对上述步骤(1)～(6)制备得到的紫外光敏传感器进行封装。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1400674A (zh) * | 2002-08-05 | 2003-03-05 | 浙江大学 | 氧化锌紫外光电探测器原型器件的制备方法 |
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| CN1400674A (zh) * | 2002-08-05 | 2003-03-05 | 浙江大学 | 氧化锌紫外光电探测器原型器件的制备方法 |
| EP1801552A1 (en) * | 2005-12-26 | 2007-06-27 | Iwate Information System, Corp. | Photovoltaic ultraviolet sensor |
| CN1805156A (zh) * | 2006-01-13 | 2006-07-19 | 清华大学 | 基于一维半导体纳米结构的光电传感器及其制作方法 |
| CN102110735A (zh) * | 2010-10-13 | 2011-06-29 | 兰州大学 | 半导体紫外探测传感器及其制备方法 |
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