Detector fotoelétrico flexível piezoelétrico fotoeletrônico por escrita direta por eletrofiação e suas características de sensoriamento

DU Xianruo ,  

WANG Junxiang ,  

CHEN Ruixin ,  

CHEN Huatan ,  

ZHENG Gaofeng ,  

摘要

Considerando que o desempenho dos detectores fotoelétricos flexíveis é limitado pela fraca ligação na interface entre a estrutura micro-nano fotosensível e o substrato flexível, além da alta corrente escura e do elevado consumo de energia, propõe-se uma estratégia de aumento de desempenho baseada no efeito piezoelétrico fotoeletrônico. A tecnologia de escrita direta por eletrofiação foi utilizada para construir um sistema bicomponente com fibras principais de óxido de zinco (ZnO) e fibras auxiliares de regulação de complexos de cobre amoniaco (Cu(NH3))(CN), preparando uma estrutura empilhada multicamada altamente controlada de nanofibras ZnO@ (Cu(NH3)(CN). Essa estrutura aumenta significativamente a estabilidade do acoplamento de interface entre fibras e utiliza o efeito piezoelétrico fotoeletrônico gerado na interface de empilhamento para introduzir uma barreira assimétrica e um campo elétrico interno na interface de contato, suprimindo a migração de elétrons excitados termicamente e reduzindo a corrente escura do dispositivo para 1,12×10^{-7} A, reduzindo significativamente o consumo estático de energia. Por meio do controle razoável do número de camadas do empilhamento (5~25 camadas), é possível ajustar a tensão de limiar do dispositivo entre 6~20 V, conferindo-lhe capacidade de controle lógico programável. Os resultados experimentais mostram que, sob iluminação ultravioleta de 254 nm, a responsividade do detector atinge 13,3 A/W, com tempos de resposta e recuperação de 11 ms e 9 ms, respectivamente, demonstrando excelente desempenho óptico. A estrutura de nanofibras ZnO e (Cu(NH3))(CN) empilhadas ortogonalmente apresenta vantagem significativa na regulação do campo elétrico microscópico e na melhoria da eficiência da conversão fotoelétrica, com potencial importante para aplicações em sistemas flexíveis de detecção fotoelétrica de baixo consumo e alta resposta, oferecendo novas ideias para o design de dispositivos fotoelétricos flexíveis de próxima geração.

关键词

escrita direta por eletrofiação; detector fotoelétrico flexível; efeito piezoelétrico fotoeletrônico aprimorado; circuito de controle óptico

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