Flexibler piezo-optoelektronischer photoelektrischer Detektor mit direktem Elektrospinnen und seine Sensoreigenschaften

DU Xianruo ,  

WANG Junxiang ,  

CHEN Ruixin ,  

CHEN Huatan ,  

ZHENG Gaofeng ,  

摘要

Angesichts der Leistungseinschränkungen flexibler photoelektrischer Detektoren, die durch die schwache Grenzflächenbindung zwischen mikro-nano lichtempfindlichen Strukturen und flexiblem Substrat, hohen Dunkelstrom und hohem Energieverbrauch verursacht werden, wird eine leistungssteigernde Strategie basierend auf dem piezo-optoelektronischen Effekt vorgeschlagen. Durch den Einsatz der direkten Elektrospinn-Technologie wird ein Zweikomponentensystem aufgebaut, bei dem das Hauptfaser-Material Zinkoxid (ZnO) und eine Hilfsfaser aus Kupfer-Ammoniak-Komplex (Cu(NH3))(CN) verwendet werden, um eine hochkontrollierbare mehrlagige Nanofaserstruktur ZnO@(Cu(NH3))(CN) zu fertigen. Diese Struktur verstärkt signifikant die Stabilität der Grenzflächenkopplung zwischen den Fasern und nutzt den piezo-optoelektronischen Effekt an den Stapelgrenzflächen, um eine asymmetrische Potentialbarriere und ein internes elektrisches Feld an der Kontaktfläche einzuführen. Dies hemmt die thermisch angeregte Elektronenmigration, senkt den Dunkelstrom des Geräts auf 1,12×10-7 A und reduziert den statischen Energieverbrauch erheblich. Durch eine angemessene Steuerung der Anzahl der Stapelschichten (5~25) kann die Schwellenspannung des Geräts im Bereich von 6~20 V einstellbar gemacht werden, wodurch eine programmierbare logische Steuerfähigkeit ermöglicht wird. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass der Detektor bei einer UV-Bestrahlung von 254 nm eine Empfindlichkeit von 13,3 A/W erreicht und Reaktions- sowie Erholungszeiten von 11 ms bzw. 9 ms aufweist, was hervorragende optische Detektionseigenschaften demonstriert. Die orthogonal gestapelte Struktur aus ZnO- und Cu(NH3))(CN)-Nanofasern bietet signifikante Vorteile bei der Mikrofeldsteuerung und der Verbesserung der photoelektrischen Umwandlungseffizienz und besitzt ein großes Anwendungspotenzial in flexiblen, energieeffizienten und hochempfindlichen photoelektrischen Detektionssystemen, was neue Ansätze für die Gestaltung flexibler photoelektrischer Geräte der nächsten Generation bietet.

关键词

direktes Elektrospinnen; flexibler photoelektrischer Detektor; Verstärkungseffekt des piezo-optoelektronischen Effekts; lichtgesteuerter Schaltkreis

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