CN106711283B - 一种全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器制备方法 - Google Patents
一种全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器制备方法，采用全溶液法组装器件，通过喷墨印刷的低成本溶液方式进行，利于工业化推进；其次，采用喷墨打印方式可进行图案化，易于实现复杂结构器件的精确构筑；该全印刷探测器后处理采用UV处理，对衬底无要求，且ZnO薄膜经过UV处理后性能得到大幅提高，与高温热处理相媲美，大大减少了后处理的成本和操作。
Description
技术领域
本发明属于光电探测传感器领域,涉及一种全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器制备方法。
背景技术
光电探测器，尤其是紫外光探测器，在导弹预警与跟踪、导弹制导、紫外通信、环境监测、火灾探测、生物医学检测等军民两用领域有重要应用，正成为各国竞争激烈的研究热点。基于宽带隙半导体纳米材料的光电探测器可获得更高的灵敏度、可见/紫外抑制比等关键性能，以及体积小、功耗小、低成本等特点。
基于溶液法制备的宽带隙半导体纳米材料优势明显，其合成的纳米材料可以分散在溶剂中形成纳米墨水，适用于喷涂、旋涂、roll-to-roll、喷墨印刷等溶液工艺，成本低。其中喷墨印刷工艺具有明显的优势，该方法可以根据需要进行图案化，易于实现工业化，对衬底无要求，因此在光电器件领域被广泛研究，如在太阳能电池、发光二极管、薄膜晶体管等。然而全印刷的实现依然有很多问题，尤其是多层薄膜的组装，层与层的材料选择，每一层的后处理工艺等，因此多数器件只对某一层采用印刷工艺。
因此，需要一种新的全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器制备方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提供一种全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器制备方法。
为实现上述发明目的，本发明的全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器制备方法可采用如下技术方案：
一种全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器制备方法，包括以下步骤：
1)、清洗衬底并对衬底进行预处理；
2)、取ZnO量子点分散液，与乙二醇和丙三醇混合均匀，得到量子点墨水；
3)、利用喷墨打印机将步骤2)得到的量子点墨水在步骤1)的衬底上打印光电探测器的主体，打印次数为1次以上，得到带ZnO薄膜的衬底；
4)、将步骤3)的带ZnO薄膜的衬底进行UV处理，处理时间为15分钟以上，得到带光电探测器主体的衬底；
5)、利用喷墨打印机将带Ag纳米颗粒的墨水在步骤4)得到的带光电探测器主体的衬底上打印光电探测器的电极，对打印好的电极进行热处理烧结，得到全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器。
更进一步的，步骤1)中预处理为热处理或UV处理，处理时间为15分钟及以上。衬底可为玻璃、硅片、柔性PET、PI等，种类不限,进行预处理后更方便进行打印。
更进一步的，步骤2)中ZnO量子点分散液、乙二醇和丙三醇的体积比为10:9:1。量子点墨水的粘度适中，适于打印，量子点打印效果较好。
更进一步的，步骤5)中热处理温度为100℃～130℃，热处理时间为10分钟及以上。
更进一步的，步骤2)中ZnO量子点分散液为量子点乙醇分散液。
更进一步的，步骤3)中将步骤2)得到的量子点墨水注入墨盒中利用喷墨打印机进行打印。喷墨印刷器件的重复性高。
更进一步的，步骤5)中将带Ag纳米颗粒的墨水注入墨盒中利用喷墨打印机进行打印。喷墨印刷器件的重复性高。
更进一步的，步骤5)中热处理采用吹风机进行烧结处理。对不适于热处理的衬底效果较好。
更进一步的，步骤4)中UV处理为热处理，热处理温度为100℃-450℃。
更进一步的，步骤3)中量子点墨水的温度为30～50℃。
有益效果：本发明的全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器制备方法采用全溶液法组装器件，通过喷墨印刷的低成本溶液方式进行，利于工业化推进；其次，采用喷墨打印方式可进行图案化，易于实现复杂结构器件的精确构筑；该全印刷探测器后处理采用UV处理，对衬底无要求，且ZnO薄膜经过UV处理后性能得到大幅提高，与高温热处理相媲美，大大减少了后处理的成本和操作。
附图说明
图1为本发明实施例1的ZnO墨水；
图2为本发明实施例1的器件照片；
图3为本发明实施例1的ZnO薄膜扫描电镜图；
图4为本发明实施例1的ZnO薄膜原子力显微镜图；
图5为本发明实施例1、2、3器件的响应度对比图；
图6为本发明实施例1、2、3器件的光响应开关的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅是本发明的优选实施方式，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种不脱离本发明原理的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1
步骤1：清洗衬底并对其进行预处理待用。衬底为柔性PET，预处理方法为UV处理，时间为15分钟。
步骤2：取5mL的ZnO量子点分散液，与4.5mL的乙二醇以及0.5mL的丙三醇混合均匀，制成喷墨打印的墨水，墨水的照片如图1。
步骤3：将适量的量子点墨水注入喷墨打印机的墨盒，调整喷墨打印的参数设置，使得墨滴喷射顺畅。其中，注墨量约为10mL，墨水加热温度为40℃。
步骤4：选择合适的喷孔及印刷图片进行喷墨打印，打印次数为1次，打印面积为2cm*2cm，打印完成后清洗墨盒。打印薄膜的表面形貌及厚度均已表征，见图3和图4。
步骤5：将步骤4打印好的ZnO薄膜进行UV处理，时间为60分钟。
步骤6：将5mL的Ag纳米墨水注入墨盒，重复步骤3、4，其中墨水加热温度为50℃，对打印好的Ag电极进行热处理烧结。热处理温度为100℃，热处理时间为10分钟。印刷好的器件如图2，探测器性能已测试，见图5及图6。
实施例2
相较于实施例1，将步骤5的UV处理改为无处理，其余条件不变。
实施例3
相较于实施例1，将步骤1的衬底改为玻璃，步骤5的UV处理改为450℃加热，其余条件不变。
Claims (2)
1.一种全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、清洗衬底并对衬底进行预处理；
2）、取ZnO量子点分散液，与乙二醇和丙三醇混合均匀，得到量子点墨水，其中，ZnO量子点分散液、乙二醇和丙三醇的体积比为10:9:1；步骤1）中预处理为热处理或UV处理，处理时间为15分钟及以上；
3）、利用喷墨打印机将步骤2）得到的量子点墨水在步骤1）的衬底上打印光电探测器的主体，打印次数为1次以上，得到带ZnO薄膜的衬底；步骤3）中将步骤2）得到的量子点墨水注入墨盒中利用喷墨打印机进行打印；步骤3）中量子点墨水的温度为30～50℃；
4）、将步骤3）的带ZnO薄膜的衬底进行UV处理，处理时间为15分钟以上，得到带光电探测器主体的衬底；步骤2）中ZnO量子点分散液为量子点乙醇分散液；步骤4）中UV处理替换为热处理，热处理温度为100℃-450℃；
5）、利用喷墨打印机将带Ag纳米颗粒的墨水在步骤4）得到的带光电探测器主体的衬底上打印光电探测器的电极，对打印好的电极进行热处理烧结，得到全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器，步骤5）中将带Ag纳米颗粒的墨水注入墨盒中利用喷墨打印机进行打印，步骤5）中热处理温度为100℃～130℃，热处理时间为10分钟及以上。
2.根据权利要求1所述的全印刷氧化锌纳米晶基紫外光电探测器制备方法，其特征在于，步骤5）中热处理采用吹风机进行烧结处理。
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