Гибкий пьезоэлектронный фотодетектор прямой электроспиннинговой записи и его сенсорные характеристики

DU Xianruo ,  

WANG Junxiang ,  

CHEN Ruixin ,  

CHEN Huatan ,  

ZHENG Gaofeng ,  

摘要

В связи с ограничениями производительности гибких фотодетекторов из-за слабой адгезии на интерфейсе между микро- и нанооптическими сенсорными структурами и гибкой подложкой, высоким темновым током и большим энергопотреблением, предложена стратегия повышения производительности на основе пьезоэлектронного эффекта. С использованием технологии электроспиннинга были созданы двухкомпонентные системы, где основным волокном является оксид цинка (ZnO), а вспомогательным регулирующим волокном — медный аммиачный комплекс (Cu(NH3))(CN), сформирована высококонтролируемая многослойная нанофибровая структура ZnO@ (Cu(NH3))(CN). Эта структура значительно улучшает стабильность интерфейсного связывания волокон и использует пьезоэлектронный эффект на границе слоев для введения асимметричного барьера и встроенного электрического поля на контакте, подавляя термально возбуждённый перенос электронов и снижая темновой ток устройства до 1.12×10-7 А, что значительно уменьшает статическое энергопотребление. Регулируя количество слоев (от 5 до 25), достигается настройка порогового напряжения устройства в диапазоне 6–20 В, что обеспечивает программируемую логическую управляемость. Экспериментальные результаты показывают, что при облучении ультрафиолетом с длиной волны 254 нм детектор достигает чувствительности 13.3 А/Вт, время отклика и восстановления составляют 11 мс и 9 мс соответственно, демонстрируя превосходные оптические детектирующие характеристики. Перпендикулярное наслаивание нанофибров ZnO и (Cu(NH3))(CN) обладает значительными преимуществами в микроскопическом контроле электрического поля и повышении эффективности фотоэлектрического преобразования, обладая большим потенциалом применения в низкоэнергопотребляющих, высокочувствительных гибких фотодетекторных систем, предоставляя новый подход к разработке следующего поколения гибких фоточувствительных устройств.

关键词

Прямая электроспиннинговая запись;Гибкий фотодетектор;Эффект усиления пьезоэлектроники;Оптоэлектронные цепи

阅读全文