CN109950400A - 柔性光电探测器和柔性光电探测器制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性光电探测器和柔性光电探测器制备方法，该柔性光电探测器包括聚二甲基硅氧烷薄膜、单壁碳纳米管薄膜、金电极，所述单壁碳纳米管薄膜设置于所述聚二甲基硅氧烷薄膜上，所述单壁碳纳米管薄膜包括至少一层褶皱结构，所述金电极设置在单壁碳纳米管薄膜形成褶皱的受力方向上的两端；在单壁碳纳米管薄膜折叠和拉伸过程中，单壁碳纳米管薄膜的褶皱结构会降低形变，缓解了现有柔性光电探测器存在单壁碳纳米管薄膜产生形变的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及探测技术领域，尤其涉及一种柔性光电探测器和柔性光电探测器制备方法。
背景技术
单壁碳纳米管(single-walled carbornanotubes；SWNTs))能随意折叠和弯曲，非常适合用作组装柔性光电探测器。
利用单壁碳纳米管(single-walled carbornanotubes；SWNTs)组装柔性光电探测需要解决两个难题：一是单壁碳纳米管(single-walled carbornanotubes；SWNTs)自身由于光吸收率低、缺乏光增益机制，使探测器的响应度较低；二是单壁碳纳米管(single-walled carbornanotubes；SWNTs)薄膜折叠和拉伸过程中由于形变会造成电阻变化，从而改变光电探测器的性能。
即现有单壁碳纳米管组装的柔性光电探测器存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明提供一种柔性光电探测器和柔性光电探测器制备方法，用于解决现有柔性光电探测器存在单壁碳纳米管薄膜产生形变的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明实施例提供一种柔性光电探测器，其包括：
聚二甲基硅氧烷薄膜；
单壁碳纳米管薄膜，设置于所述聚二甲基硅氧烷薄膜上，所述单壁碳纳米管薄膜包括至少一层褶皱结构；
金电极，设置在单壁碳纳米管薄膜形成褶皱的受力方向上的两端。
在本发明提供的柔性光电探测器中，所述单壁碳纳米管薄膜上设置有钙钛矿量子点。
在本发明提供的柔性光电探测器中，所述单壁碳纳米管薄膜包括褶皱区域和平坦区域，所述褶皱结构设置于所述褶皱区域。
在本发明提供的柔性光电探测器中，所述褶皱区域包括第一褶皱区域和第二褶皱区域，在形成褶皱的受力方向上，所述第一褶皱区域与所述第二褶皱区域设置在平坦区域两侧。
在本发明提供的柔性光电探测器中，所述钙钛矿量子点设置在第一褶皱区域。
在本发明提供的柔性光电探测器中，所述钙钛矿量子点设置在第二褶皱区域。
在本发明提供的柔性光电探测器中，所述钙钛矿量子点设置在平坦区域。
在本发明提供的柔性光电探测器中，所述钙钛矿量子点设置在平坦区域和第一褶皱区域。
在本发明提供的柔性光电探测器中，所述钙钛矿量子点设置在第一褶皱区域和第二褶皱区域。
本发明实施例提供一种柔性光电探测器制备方法，其包括：
提供聚二甲基硅氧烷薄膜；
在所述聚二甲基硅氧烷薄膜上形成单壁碳纳米管薄膜，将单壁碳纳米管薄膜形成至少一层褶皱结构；
提供金电极，在单壁碳纳米管薄膜形成褶皱的受力方向上的两端设置金电极。
本发明的有益效果为：本发明提供一种柔性光电探测器和柔性光电探测器制备方法，该柔性光电探测器包括聚二甲基硅氧烷薄膜、单壁碳纳米管薄膜、金电极，所述单壁碳纳米管薄膜设置于所述聚二甲基硅氧烷薄膜上，所述单壁碳纳米管薄膜包括至少一层褶皱结构，所述金电极设置在单壁碳纳米管薄膜形成褶皱的受力方向上的两端；在单壁碳纳米管薄膜折叠和拉伸过程中，单壁碳纳米管薄膜的褶皱结构会降低形变，缓解了现有柔性光电探测器存在单壁碳纳米管薄膜产生形变的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的柔性光电探测器的第一种俯视示意图；
图2为本发明实施例提供的柔性光电探测器的第一种截面示意图；
图3为本发明实施例提供的柔性光电探测器的第二种俯视示意图；
图4为本发明实施例提供的柔性光电探测器的第三种俯视示意图；
图5为本发明实施例提供的柔性光电探测器的第四种俯视示意图；
图6为本发明实施例提供的柔性光电探测器的第五种俯视示意图；
图7为本发明实施例提供的柔性光电探测器的第二种截面示意图；
图8为本发明实施例提供的柔性光电探测器的第六种俯视示意图；
图9为本发明实施例提供的柔性光电探测器的第七种俯视示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。
针对现有柔性光电探测器存在单壁碳纳米管薄膜产生形变的技术问题，本发明实施例可以解决这个问题。
如图1、图2所示，本发明提供的柔性光电探测器包括聚二甲基硅氧烷薄膜101、单壁碳纳米管薄膜102、金电极103，所述单壁碳纳米管薄膜102设置于所述聚二甲基硅氧烷薄膜101上，所述单壁碳纳米管薄膜102包括至少一层褶皱结构104，所述金电极103设置在单壁碳纳米管薄膜102形成褶皱的受力方向上的两端。
在本实施例中，柔性光电探测器包括包括聚二甲基硅氧烷薄膜、单壁碳纳米管薄膜、金电极，所述单壁碳纳米管薄膜设置于所述聚二甲基硅氧烷薄膜上，所述单壁碳纳米管薄膜包括至少一层褶皱结构，所述金电极设置在单壁碳纳米管薄膜形成褶皱的受力方向上的两端；在单壁碳纳米管薄膜折叠和拉伸过程中，单壁碳纳米管薄膜的褶皱结构会降低形变，缓解了现有柔性光电探测器存在单壁碳纳米管薄膜产生形变的技术问题。
在一种实施例中，单壁碳纳米管薄膜102包括褶皱区域202和平坦区域201，褶皱结构104设置于褶皱区域202。
在一种实施例中，如图3所示，单壁碳纳米管薄膜102上设置有钙钛矿量子点105设置。
在一种实施例中，单壁碳纳米管薄膜102包括褶皱区域202和平坦区域201，褶皱区域202为单层设置，单层设置即为只有一个褶皱，操作简便。
在一种实施例中，如图4所示，单壁碳纳米管薄膜102包括褶皱区域202和平坦区域201，褶皱区域202部分为多层设置，多层设置为至少有两个褶皱，多层设置可以更好的减少折叠和拉伸过程中的形变。
在一种实施例中，如图5所示，单壁碳纳米管薄膜102包括褶皱区域202和平坦区域201，褶皱区域202部分为多层设置，多层设置为至少有两个褶皱，多层设置可以更好的减少折叠和拉伸过程中的形变，多层设置的每一层的形状都不相同。
在一种实施例中，单壁碳纳米管薄膜102包括褶皱区域202和平坦区域201，褶皱区域202部分为多层设置，多层设置为至少有两个褶皱，多层设置可以更好的减少折叠和拉伸过程中的形变，多层设置的每一层的形状都相同。
在一种实施例中，如图6、图7所示，褶皱区域202包括第一褶皱区域2001和第一褶皱区域2002，在形成褶皱的受力方向上，第一褶皱区域2001与第一褶皱区域2002设置在平坦区域201两侧，平坦区域201左侧为第一褶皱区域2001，平坦区域201右侧为第一褶皱区域2002。
在一种实施例中，褶皱区域202包括第一褶皱区域2001和第一褶皱区域2002，第一褶皱区域2001与第一褶皱区域2002相领设置。
在一种实施例中，钙钛矿量子点105设置在第一褶皱区域2001。
在一种实施例中，如图8所示，第一褶皱区域2001钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2002的部分区域设置有钙钛矿量子点105，全覆盖设置是在该区域全区域覆盖的设置，平坦区域201未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，第一褶皱区域2002钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2001的部分区域设置有钙钛矿量子点105，平坦区域201未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，第一褶皱区域2001的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2002的部分区域设置有钙钛矿量子点105，平坦区域201未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，第一褶皱区域2001钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2002钙钛矿量子点105全覆盖设置，平坦区域201未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2001钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2002的部分区域设置有钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2002钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2001的部分区域设置有钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2001的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2002的部分区域设置有钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2002的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2001的部分区域设置有钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2001钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2002未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2002钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2001未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，如图9所示，平坦区域201的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2001的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2002未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2002的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2001未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2001钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2002的部分区域设置有钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2002钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2001的部分区域设置有钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2001的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2002的部分区域设置有钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2001的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2002未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2002的部分区域设置有钙钛矿量子点105，第一褶皱区域2001未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2001钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2002未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，平坦区域201的钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2002钙钛矿量子点105全覆盖设置，第一褶皱区域2001未设置钙钛矿量子点105。
在一种实施例中，钙钛矿量子点105设置在平坦区域201和第一褶皱区域2001。
在一种实施例中，钙钛矿量子点105设置在平坦区域201和第一褶皱区域2002。
在一种实施例中，钙钛矿量子点105设置在第一褶皱区域2001和第一褶皱区域2002。
在一种实施例中，钙钛矿量子点105设置在第一褶皱区域2001和第一褶皱区域2002以及平坦区域201。
在一种实施例中，在没有折叠、拉伸的状态下，褶皱结构104的截面形状为矩形，外观更加美观。
在一种实施例中，在没有折叠、拉伸的状态下，褶皱结构104的截面形状为梯形。
在一种实施例中，在没有折叠、拉伸的状态下，褶皱结构104的截面形状为半圆弧形状，这种形状的形成最为自然，不需要进行过多的操作来改变拉升后收缩形成的褶皱形状。
在一种实施例中，在没有折叠、拉伸的状态下，第一褶皱区域2001的褶皱结构104的截面形状为半圆弧形状，第一褶皱区域2002的褶皱结构104的截面形状为矩形。
在一种实施例中，在没有折叠、拉伸的状态下，第一褶皱区域2001的褶皱结构104的截面形状为半圆弧形状，第一褶皱区域2002的褶皱结构104的截面形状为梯形。
在一种实施例中，第一褶皱区域2002的褶皱结构104的截面形状为半圆弧形状，第一褶皱区域2001的褶皱结构104的截面形状为矩形。
在一种实施例中，在没有折叠、拉伸的状态下，第一褶皱区域2002的褶皱结构104的截面形状为半圆弧形状，第一褶皱区域2001的褶皱结构104的截面形状为梯形。
在一种实施例中，可以采用热胀冷缩的原理，对聚二甲基硅氧烷薄膜101进行热处理后将其固定在玻璃板上，然后将单壁碳纳米管薄膜102平铺浮于水面，然后用预拉伸的聚二甲基硅氧烷薄膜101将其捞起，烘干后，在低温下，将聚二甲基硅氧烷薄膜101从玻璃上撕下，由于聚二甲基硅氧烷薄膜101进行热处理后会拉伸，可以达到同样的效果，单壁碳纳米管薄膜102的形成褶皱。
在一种实施例中，在柔性聚二甲基硅氧烷薄膜101上制备具有褶皱结构104的单壁碳纳米管薄膜102，然后在褶皱结构104的单壁碳纳米管薄膜102上涂布钙钛矿量子点105，钙钛矿量子点105具有高的光电响应度，褶皱结构104的单壁碳纳米管薄膜102在较大形变时电阻不会发生变化，该光电探测其兼备柔性、光响应度和稳定性。
本发明提供的柔性光电探测器制备方法包括：
提供聚二甲基硅氧烷薄膜101；
在聚二甲基硅氧烷薄膜101上形成单壁碳纳米管薄膜102，将单壁碳纳米管薄膜102形成至少一层褶皱结构104；
提供金电极103，在单壁碳纳米管薄膜102形成褶皱的受力方向上的两端设置金电极103。
在一种实施例中，提供聚二甲基硅氧烷薄膜101的步骤包括：将聚二甲基硅氧烷薄膜101向侧向两边拉伸30％-50％，拉伸后将其固定在玻璃表面，形成预拉伸的聚二甲基硅氧烷薄膜101。
在一种实施例中，将单壁碳纳米管薄膜102形成至少一层褶皱结构104的步骤包括：在预拉伸的聚二甲基硅氧烷薄膜101上转移单壁碳纳米管薄膜102。
在一种实施例中，在预拉伸的聚二甲基硅氧烷薄膜101上转移单壁碳纳米管薄膜102的步骤包括：先将单壁碳纳米管薄膜102平铺浮于水面，然后用预拉伸的聚二甲基硅氧烷薄膜101将其捞起，然后60℃烘干24h。
在一种实施例中，将预拉伸的聚二甲基硅氧烷薄膜101从玻璃上撕下，此时应变释放，由于弹性作用，聚二甲基硅氧烷薄膜101会收缩至原长。在聚二甲基硅氧烷薄膜101收缩过程中表面的单壁碳纳米管薄膜102会形成褶皱结构104。
在一种实施例中，将单壁碳纳米管薄膜102形成至少一层褶皱结构104的步骤还包括：将预拉伸的聚二甲基硅氧烷薄膜101从玻璃上撕下，此时应变释放，由于弹性作用，聚二甲基硅氧烷薄膜101会收缩至原长。在PDMS收缩过程中表面的单壁碳纳米管薄膜102会形成褶皱结构104，单壁碳纳米管薄膜102折叠和拉伸过程中形变不会造成较大的电阻变化，从而使得柔性光电探测器的性能稳定。
在一种实施例中，在单壁碳纳米管薄膜102形成褶皱的受力方向上的两端设置金电极103的步骤包括：在单壁碳纳米管薄膜102形成褶皱的受力方向上的两端采用蒸镀或PVD的方式制备金电极103。
在一种实施例中，还包括在所述单壁碳纳米管薄膜102上形成有钙钛矿量子点105，单壁碳纳米管薄膜102自身由于光吸收率低、缺乏光增益机制，使柔性光电探测器的响应度较低，通过增加钙钛矿量子点，增加了光增益机制，从而提高了柔性光电探测器响应度。
在一种实施例中，在单壁碳纳米管薄膜102上形成有钙钛矿量子点105的步骤包括：在单壁碳纳米管薄膜102上采用化学沉积的方式形成钙钛矿量子点105。
根据上述实施例可知：
本发明提供一种柔性光电探测器和柔性光电探测器制备方法，该柔性光电探测器包括聚二甲基硅氧烷薄膜、单壁碳纳米管薄膜、金电极，所述单壁碳纳米管薄膜设置于所述聚二甲基硅氧烷薄膜上，所述单壁碳纳米管薄膜包括至少一层褶皱结构，所述金电极设置在单壁碳纳米管薄膜形成褶皱的受力方向上的两端；在单壁碳纳米管薄膜折叠和拉伸过程中，单壁碳纳米管薄膜的褶皱结构会降低形变，缓解了现有柔性光电探测器存在单壁碳纳米管薄膜产生形变的技术问题。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种柔性光电探测器，其特征在于，包括：
聚二甲基硅氧烷薄膜；
单壁碳纳米管薄膜，设置于所述聚二甲基硅氧烷薄膜上，所述单壁碳纳米管薄膜包括至少一层褶皱结构；
金电极，设置在单壁碳纳米管薄膜形成褶皱的受力方向上的两端。
2.根据权利要求1所述的柔性光电探测器，其特征在于，所述单壁碳纳米管薄膜上设置有钙钛矿量子点。
3.根据权利要求2所述的柔性光电探测器，其特征在于，所述单壁碳纳米管薄膜包括褶皱区域和平坦区域，所述褶皱结构设置于所述褶皱区域。
4.根据权利要求3所述的柔性光电探测器，其特征在于，所述褶皱区域包括第一褶皱区域和第二褶皱区域，在形成褶皱的受力方向上，所述第一褶皱区域与所述第二褶皱区域设置在平坦区域两侧。
5.根据权利要求4所述的柔性光电探测器，其特征在于，所述钙钛矿量子点设置在第一褶皱区域。
6.根据权利要求4所述的柔性光电探测器，其特征在于，所述钙钛矿量子点设置在第二褶皱区域。
7.根据权利要求4所述的柔性光电探测器，其特征在于，所述钙钛矿量子点设置在平坦区域。
8.根据权利要求4所述的柔性光电探测器，其特征在于，所述钙钛矿量子点设置在平坦区域和第一褶皱区域。
9.根据权利要求4所述的柔性光电探测器，其特征在于，所述钙钛矿量子点设置在第一褶皱区域和第二褶皱区域。
10.一种柔性光电探测器制备方法，其特征在于，包括：
提供聚二甲基硅氧烷薄膜；
在所述聚二甲基硅氧烷薄膜上形成单壁碳纳米管薄膜，将单壁碳纳米管薄膜形成至少一层褶皱结构；
提供金电极，在单壁碳纳米管薄膜形成褶皱的受力方向上的两端设置金电极。
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