دراسة كاشف ضوئي مرن كهرضغطي كهرضوئي وتقنيات الاستشعار باستخدام تقنية الكتابة الكهربائية بالغرزة
DU Xianruo
,
WANG Junxiang
,
CHEN Ruixin
,
CHEN Huatan
,
ZHENG Gaofeng
,
DOI:
摘要
تُظهر أجهزة الكشف الضوئي المرنة آفاقًا واسعة في مجالات الإلكترونيات القابلة للارتداء، والتصوير المنحني، وأجهزة الاستشعار الذكية، ومع ذلك غالبًا ما تكون أداؤها محدودة بسبب الترابط الضعيف بين بنية الضوء الدقيقة والركيزة المرنة، والتي تتسبب في تيار مظلم مرتفع واستهلاك طاقة كبير. يقترح هذا البحث استراتيجية تعزيز الأداء القائمة على التأثير الضوئي الكهروضغطي، حيث تم بناء نظام ثنائي المكونات باستخدام تقنية الكتابة الكهربائية بالغرزة مع ألياف رئيسية من أكسيد الزنك (ZnO) وألياف مساعدة من مركب أمونيوم النحاس (Cu(NH₃)(CN))، لإنتاج هيكل مكدس متعدد الطبقات عالي التحكم من ألياف ZnO@ (Cu(NH₃)(CN)). يعزز هذا الهيكل بشكل ملحوظ استقرار الترابط بين الألياف ويستفيد من التأثير الكهروضوئي الكهروضغطي الناجم عن واجهة التكديس لتوفير حاجز غير متماثل ومجال كهربائي داخلي عند واجهة الاتصال، مما يعيق بشكل فعال انتقال الإلكترونات الناتج عن التحفيز الحراري، ويخفض التيار المظلم للجهاز إلى 1.12×10⁻⁷ أمبير، مع تقليل كبير في استهلاك الطاقة الساكن. من خلال ضبط عدد طبقات التكديس (5-25 طبقة) بشكل معقول، يمكن التحكم في جهد العتبة للجهاز في نطاق 6-20 فولت، مما يمنحه قدرة على التحكم المنطقي المبرمج. تحت إضاءة الأشعة فوق البنفسجية بطول موجي 254 نانومتر، تبلغ حساسية الكاشف 13.3 أمبير/واط، مع زمن استجابة وزمن استرداد يبلغان 11 مللي ثانية و9 مللي ثانية على التوالي، مظهراً أداءً بصريًا متميزًا. تشير الدراسة إلى أن هيكل التكديس المتعامد لألياف ZnO و Cu(NH₃)(CN) يمتلك مزايا ملحوظة في التحكم بالمجال الكهربائي الدقيق وزيادة كفاءة تحويل الضوء إلى كهرباء، وله تطبيقات مهمّة في أنظمة الكشف الضوئي المرنة منخفضة استهلاك الطاقة وعالية الاستجابة، مما يوفر أفكارًا جديدة لتصميم أجهزة فوتوالكترونية مرنة من الجيل التالي.
关键词
تأثير تعزيز كهرضوئي ضغطي;الكتابة الكهربائية بالغرزة;كاشف ضوئي مرن;دائرة التحكم الضوئي