一种柔性紫外光探测器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种紫外光探测器，包括有源层、电极层和衬底，衬底采用柔性材料制成，电极层采用金属纳米线制成，制成的紫外光探测器耐弯折性较好，扩大了使用的范围；本发明专利技术的一种紫外光探测器的制备方法，运用光敏化合物的特性进行图案的刻蚀，相比于传统的激光刻蚀和黄光刻蚀而言，本发明专利技术的方法不需要昂贵的刻蚀设备，成本较低，并且制作过程简单，不会产生化学废液，因此效率更高并且也较为环保。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性紫外光探测器及其制备方法
本专利技术涉及光电器件领域，特别是一种柔性紫外光探测器及其制备方法。
技术介绍
紫外光探测器的应用十分广泛，例如，在军用方面，可用于宇航探测、导弹轨迹追踪等；在民用方面则可用于火灾报警器、高压电晕检测、紫外指纹检测等，目前普遍使用的是刚性的半导体紫外光探测器，尽管其性能稳定，但刚性的特点限制了它的适用范围，为了适应柔性电子快速发展的潮流，需要开发出一种制作步骤简单、成本低廉、响应度高的柔性紫外光探测器。目前常用的图案化工艺有激光刻蚀、黄光工艺，激光刻蚀设备昂贵，不可避免的带来了高成本的问题；黄光工艺操作步骤繁琐，产生大量化学废液，而且在刻蚀过程中经常会产生图案边缘过刻的问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种柔性紫外光探测器及其制备方法，制作过程简单，且柔韧性好。本专利技术解决其问题所采用的技术方案是：一种柔性紫外光探测器，包括柔性的衬底、有源层以及电极层，所述有源层包括带有图案的金属氧化物纳米线，所述电极层包括带有图案的金属纳米线，所述有源层、电极层、衬底依次排列设置。进一步，所述有源层的图案、电极层的图案均为通过光敏化合物在黑暗的高温环境下腐蚀有源层、电极层得到。进一步，所述衬底为PET或PEN材料制成的柔性的衬底。采用柔性衬底可以提高紫外光探测器的耐弯折性，扩大使用范围。进一步，所述金属氧化物纳米线为氧化锌纳米线、氧化硅纳米线或氧化钛纳米线其中一种。金属氧化物制成的紫外光探测器响应度较高。进一步，所述金属纳米线为银纳米线、金纳米线、铜纳米线、铂纳米线、铁纳米线、镍纳米线、铝纳米线、钛纳米线、硅纳米线、锡纳米线、锌纳米线、铟纳米线或镓纳米线其中一种。金属纳米线具有优异的光电特性，并且延展性也较好。一种柔性紫外光探测器的制备方法，包括以下步骤：A、对衬底进行预处理；B、配制可图案化导电油墨和可图案化金属氧化物纳米线溶液，所述可图案化导电油墨和可图案化金属氧化物纳米线溶液中均包括光敏化合物；C、吸取可图案化导电油墨，滴在衬底表面，采用旋涂方式在衬底上沉积导电油墨，静置风干，得到透明导电薄膜；D、将金属掩膜置于透明导电薄膜上方，进行紫外曝光，然后将曝光后的透明导电薄膜置于高温下进行热显影，得到电极层图案；E、吸取可图案化金属氧化物纳米线溶液，滴于电极层上层，旋涂，静置风干；F、将金属掩膜置于透明导电薄膜上方，进行紫外曝光，然后将曝光后的透明导电薄膜置于高温下进行热显影，得到有源层图案。进一步，所述步骤A中对衬底进行预处理的具体步骤为：将衬底置于UV/O3环境下6-10分钟，所述衬底为PET或PEN材料制成的柔性衬底。增加衬底表面的润湿性。进一步，所述步骤B中的光敏化合物为易溶于极性溶剂的二苯基碘硝酸盐。进一步，所述步骤B中的可图案化导电油墨还包括金属纳米线、胶黏剂以及分散剂，可图案化金属氧化物纳米线溶液还包括金属氧化物纳米线、胶黏剂以及分散剂。进一步，所述胶黏剂为羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯或聚丙烯酰胺其中一种。进一步，所述分散剂为乙醇、丙醇或异丙醇其中一种。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用的一种柔性紫外光探测器，采用柔性材料作为衬底，耐弯折性较好，解决了传统的半导体紫外光探测器刚性的缺点，扩大了能使用的范围；本专利技术的一种柔性紫外光探测器的制备方法，以光敏化合物作为电极层和有源层图案化的核心原料，光敏化合物在紫外光下会发生光分解，其分解产物不具有腐蚀性；在黑暗条件下加热，会发生热分解，其分解产物具有腐蚀性，利用热分解产物的腐蚀性，可以明显破坏金属纳米线和金属氧化物纳米线的互连结构，从而可以在电极层和有源层上制备出图案，不需要昂贵的激光刻蚀设备，因此成本更低，并且工艺简单，制备过程中不会产生化学废液，环保安全。附图说明下面结合附图和实例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术一种柔性紫外光探测器的结构图；图2是本专利技术一种柔性紫外光探测器的制备方法流程图；图3是沉积可图案化导电油墨后银纳米线的SEM图；图4是沉积可图案化导电油墨后，再置于黑暗的高温环境进行热显影的银纳米线的SEM图；图5是沉积可图案化导电油墨后，先进行紫外曝光再置于黑暗的高温环境下进行热显影的银纳米线的SEM图；图6是沉积可图案化氧化锌纳米线的SEM图；图7是沉积可图案化氧化锌纳米线后，再置于高温环境进行热显影的氧化锌纳米线的SEM图；图8是本专利技术的一种柔性紫外光探测器感测紫外光的响应曲线图；图9是本专利技术的一种柔性紫外光探测器移除紫外光后的响应曲线图。具体实施方式参照图1，本专利技术的一种柔性紫外光探测器，包括柔性的衬底1、有源层2以及电极层3，有源层2包括带有图案的金属氧化物纳米线，电极层3包括带有图案的金属纳米线，有源层2、电极层3、衬底1依次排列设置，由于采用了柔性的衬底1和金属纳米线，所以使得本专利技术的紫外光探测器的耐弯折性较好，可以适用于更多的领域，例如穿戴式设备和生物医疗器械等方面。而有源层2的图案以及电极层3的图案均为通过光敏化合物在黑暗的高温环境下腐蚀有源层2、电极层3得到，由于利用了光敏化合物的特性，所以图案化的过程较为简单，也无需多余的工具。具体地，为了提高本专利技术的紫外光探测器的耐弯折性，在选取衬底1材料时，选取PET材料或PEN材料作为衬底1的原料。而本专利技术的金属氧化物纳米线为氧化锌纳米线、氧化硅纳米线或氧化钛纳米线其中一种，在上述的三种金属氧化物纳米线中，氧化锌纳米线具有宽能带的固有属性，是制备低能耗、高响应度的紫外光探测器的理想材料，所以本专利技术选取的金属氧化物纳米线为氧化锌纳米线。具体地，金属氧化物纳米线的直径为20～40nm，长度为30～70μm，优选地，选取的金属氧化物纳米线的直径为30～40nm，长度为40～50μm。制备导电性能良好的电极是制作紫外光探测器的关键步骤之一，本专利技术制作电极的材料为金属纳米线，金属纳米线为银纳米线、金纳米线、铜纳米线、铂纳米线、铁纳米线、镍纳米线、铝纳米线、钛纳米线、硅纳米线、锡纳米线、锌纳米线、铟纳米线或镓纳米线其中一种，在上述的多种金属纳米线中，银纳米线具有优异的光电特性，并且其延展性也较为优秀，所以本专利技术选取银纳米线作为制备电极的材料。具体地，金属纳米线的直径为20～70nm，长度为20～90μm，优选地，金属纳米线的直径为30～40nm，长度为60～70μm。参照图2，本专利技术的一种柔性紫外光探测器的制备方法，包括以下步骤：A、对衬底1进行预处理，将衬底1置于UV/O3环境下6-10分钟，可以增加衬底1表面的润湿性；B、配制可图案化导电油墨和可图案化金属氧化物纳米线溶液，可图案化导电油墨和可图案化金属氧化物纳米线溶液中均包括光敏化合物；C、用移液枪吸取可图案化导电油墨，滴在衬底1表面，采用旋涂方式在衬底1上沉积导电油墨，静置风干，得到透明导电薄膜；D、将金属掩膜置于透明导电薄膜上方，进行紫外曝光，然后将曝光后的透明导电薄膜置于高温下进行热显影，得到电极层图案；E、用移液枪吸取可图案化金属氧化物纳米线溶液，滴于电极层3上层，旋涂，静置风干；F、将金属掩膜置于透明导电薄膜上方，进行紫外曝光，然后将曝光后的透明导电薄膜置于高温下进行热显影，得到有源层图案。本专利技术采用的图案化的原理为：光敏化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性紫外光探测器，其特征在于：包括柔性的衬底(1)、有源层(2)以及电极层(3)，所述有源层(2)包括带有图案的金属氧化物纳米线，所述电极层(3)包括带有图案的金属纳米线，所述有源层(2)、电极层(3)、衬底(1)依次排列设置。

【技术特征摘要】
1.一种柔性紫外光探测器，其特征在于：包括柔性的衬底(1)、有源层(2)以及电极层(3)，所述有源层(2)包括带有图案的金属氧化物纳米线，所述电极层(3)包括带有图案的金属纳米线，所述有源层(2)、电极层(3)、衬底(1)依次排列设置。2.根据权利要求1所述的一种柔性紫外光探测器，其特征在于：所述有源层(2)的图案、电极层(3)的图案均为通过光敏化合物在黑暗的高温环境下腐蚀有源层(2)、电极层(3)得到。3.根据权利要求1所述的一种柔性紫外光探测器，其特征在于：所述金属氧化物纳米线为氧化锌纳米线、氧化硅纳米线或氧化钛纳米线其中一种。4.根据权利要求1所述的一种柔性紫外光探测器，其特征在于：所述金属纳米线为银纳米线、金纳米线、铜纳米线、铂纳米线、铁纳米线、镍纳米线、铝纳米线、钛纳米线、硅纳米线、锡纳米线、锌纳米线、铟纳米线或镓纳米线其中一种。5.一种柔性紫外光探测器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：A、对衬底(1)进行预处理；B、配制可图案化导电油墨和可图案化金属氧化物纳米线溶液，所述可图案化导电油墨和可图案化金属氧化物纳米线溶液中均包括光敏化合物；C、吸取可图案化导电油墨，滴在衬底(1)表面，采用旋涂方式在衬底(1)上沉积导电油墨，静置风干，得到透明导电薄膜；D、将金属掩膜置于透明导电薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伯儒，张伟，许钰旺，翁明，李京周，柳成林，
申请(专利权)人：佛山市顺德区中山大学研究院，广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44