Detector fotoeléctrico flexible piezo-optoelectrónico por hilado electrospinning directo y sus características sensoriales

DU Xianruo ,  

WANG Junxiang ,  

CHEN Ruixin ,  

CHEN Huatan ,  

ZHENG Gaofeng ,  

摘要

Dado que el rendimiento de los detectores fotoeléctricos flexibles está limitado por la débil unión de la interfaz entre las estructuras foto-sensibles micro-nano y el sustrato flexible, la alta corriente oscura y el alto consumo de energía, se propone una estrategia de mejora del rendimiento basada en el efecto piezo-optoelectrónico. Se utiliza la tecnología de hilado electrospinning directo para construir un sistema bicomponente con fibra principal de óxido de zinc (ZnO) y fibra de control auxiliar de complejo de amoníaco de cobre (Cu(NH3))(CN), para preparar una estructura apilada de nanofibras multicapa ZnO@(Cu(NH3))(CN) altamente controlada. Esta estructura mejora significativamente la estabilidad del acoplamiento de la interfaz entre fibras y utiliza el efecto piezo-optoelectrónico generado en la interfaz apilada para introducir una barrera asimétrica y un campo eléctrico incorporado en la interfaz de contacto, suprimiendo la migración de electrones excitados térmicamente, reduciendo la corriente oscura del dispositivo a 1.12×10-7 A, y disminuyendo significativamente el consumo estático de energía. Mediante un control razonable del número de capas apiladas (5~25 capas), se logra un voltaje de umbral ajustable del dispositivo dentro del rango de 6~20 V, otorgándole capacidad de control lógico programable. Los resultados experimentales muestran que bajo iluminación UV de 254 nm, el detector alcanza una responsividad de 13.3 A/W, con tiempos de respuesta y recuperación de 11 ms y 9 ms respectivamente, demostrando un rendimiento óptico sobresaliente. La estructura apilada ortogonal de nanofibras de ZnO y Cu(NH3))(CN) presenta ventajas significativas en el control de campo eléctrico microscópico y en la mejora de la eficiencia de conversión fotoeléctrica, teniendo un importante potencial de aplicación en sistemas flexibles de detección fotoeléctrica de bajo consumo y alta respuesta, proporcionando nuevas ideas para el diseño de dispositivos fotoeléctricos flexibles de próxima generación.

关键词

hilado electrospinning directo; detector fotoeléctrico flexible; efecto de mejora piezo-optoelectrónico; circuito controlado por luz

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