Исследование пьезоэлектронного гибкого фотоэлектрического детектора и сенсорных характеристик, созданного методом электронаписания
DU Xianruo
,
WANG Junxiang
,
CHEN Ruixin
,
CHEN Huatan
,
ZHENG Gaofeng
,
DOI:
摘要
Гибкие фотоэлектрические детекторы демонстрируют широкие перспективы применения в носимой электронике, изогнутой визуализации и интеллектуальных сенсорах, однако их производительность часто ограничена слабым интерфейсным сцеплением между микро- и нанооптическими структурами и гибкой подложкой, высоким темновым током и большим энергопотреблением. В статье предложена стратегия повышения производительности на основе пьезоэлектронного эффекта, с использованием технологии электронаписания для создания двухкомпонентной системы с основными волокнами из оксида цинка (ZnO) и вспомогательными регулирующими волокнами из комплексного меди-аммония (Cu(NH₃)(CN)), с формированием высококонтролируемой многослойной стековой структуры из нанофибр ZnO@(Cu(NH₃)(CN)). Эта структура значительно усиливает стабильность интерфейсного взаимодействия между волокнами и использует пьезоэлектронный эффект, возникающий на интерфейсе накопления, для введения асимметричного барьера и внутреннего электрического поля в контактной зоне, эффективно подавляя тепловую переносимость электронов и снижая темновой ток устройства до 1.12×10⁻⁷ А, что значительно уменьшает статическое энергопотребление. За счет разумной регулировки количества слоев накопления (от 5 до 25) достигается настройка порогового напряжения устройства в диапазоне 6-20 В, что придает ему программируемую логическую управляемость. Под ультрафиолетовым освещением с длиной волны 254 нм детектор достигает чувствительности 13.3 А/Вт, с временем отклика и восстановления 11 мс и 9 мс соответственно, что демонстрирует отличные оптические характеристики обнаружения. Исследование показывает, что ортогональная структурная наслаиваемость нанофибр ZnO и (Cu(NH₃)(CN)) обладает значительными преимуществами в микроскопическом управлении электрическим полем и повышении эффективности фотопреобразования, имеет важный потенциал применения в низкоэнергопотребляющих, высокочувствительных гибких фотоэлектрических системах, что предоставляет новое направление для разработки гибких фотоустройств следующего поколения.