電気紡糸ダイレクトライティング圧電光電子型柔軟光電検出器及びそのセンサ特性

DU Xianruo ,  

WANG Junxiang ,  

CHEN Ruixin ,  

CHEN Huatan ,  

ZHENG Gaofeng ,  

摘要

柔軟な光電検出器の性能は、微細・ナノ光感受構造と柔軟な基板間の界面結合の弱さ、暗電流の高さ、および消費電力の大きさに制約されていることから、圧電光電子効果に基づく性能強化戦略を提案した。電気紡糸ダイレクトライティング技術を用いて、酸化亜鉛(ZnO)を主繊維とし、銅アンモニア錯体(Cu(NH3))(CN)を補助調整繊維とした二成分系を構築し、高度に制御されたZnO@(Cu(NH3)(CN)多層ナノファイバー積層構造を作製した。この構造は繊維間の界面結合の安定性を著しく向上させ、積層界面で発生する圧電光電子効果を利用して接触界面に非対称障壁と内蔵電界を導入し、熱励起電子の移動を抑制することで、デバイスの暗電流を1.12×10^{-7} Aに低減し、静的消費電力を大幅に削減した。積層層数(5〜25層)を合理的に制御することにより、デバイスの閾値電圧を6〜20 Vの範囲で調整可能とし、プログラム可能な論理制御能力を付与した。実験結果は、254 nm紫外線照射下で検出器の応答度が13.3 A/Wに達し、応答時間および回復時間がそれぞれ11 msおよび9 msで、優れた光学検出性能を示すことを明らかにした。ZnOと(Cu(NH3))(CN)ナノファイバーの直交積層構造は微小電場の制御および光電変換効率の向上において顕著な利点があり、省電力・高応答性の柔軟光電検出システムにおいて重要な応用可能性を有し、次世代の柔軟光電デバイス設計に新たな視点を提供する。

关键词

電気紡糸ダイレクトライティング;柔軟光電検出器;圧電光電子増強効果;光制御回路

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