一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器制造技术

一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器涉及光电器件技术领域，解决了现有近红外II区光电探测器的柔韧性差和响应度不高的问题，包括：柔性基底；设置在柔性基底上表面上的无机纳米带阵列；设置在无机纳米带阵列上表面上的金属电极；连接无机纳米带阵列的有机修饰层，所述有机修饰层的近红外II区光谱吸收率不低于甲基蓝、卟啉类化合物或吲哚绿的近红外II区光谱吸收率。制备方法为：在柔性基底上制备无机纳米带阵列；在无机纳米带阵列上制备有机修饰层。本发明专利技术通过二维有机和无机材料之间能带分布与耦合，提高器件光电转换效率；提高了器件在近红外II区的响应度；可以贴敷在生物体表面对移动生物体实时检测。敷在生物体表面对移动生物体实时检测。敷在生物体表面对移动生物体实时检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器


[0001]本专利技术涉及近红外II区光电探测器
，具体涉及一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器。

技术介绍

[0002]近红外光探测在信息通讯、气象观测、医学影像等领域发挥着重要作用。其中，近红外II区波段(1000-1700nm)具有皮肤穿透能力强和能量较低的优点。相较于传统超声波成像，近红外II区成像分辨率更高，对生物体伤害低，可以用于血管、器官以及生物体活体成像，是近年来生物、医学成像领域的研究焦点。然而，近红外II区荧光较弱，穿过体表后荧光效率会进一步衰减，目前商用的红外探测器大多基于铟镓砷等无机材料，响应度不高(约为1A/W)。并且在实际应用中，往往需要对移动生物体进行长时间的目标检测和成像，需要将荧光信号探测器贴敷在生物体表面进行实时检测。传统近红外II区探测器所用材料是III-V族块体材料，这类材料由于自身性质和加工工艺的限制，机械柔韧性差，难以贴敷在生物体表面对移动生物体实现实时检测。

技术实现思路

[0003]为了解决现有近红外II区光电探测器的柔韧性差和响应度不高的问题，本专利技术提供一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器。
[0004]本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0005]一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器，包括：
[0006]柔性基底；
[0007]设置在柔性基底上表面上的无机纳米带阵列；
[0008]设置在无机纳米带阵列上表面上的金属电极；
[0009]有机修饰层，所述有机修饰层设置在无机纳米带阵列上和\或设置在无机纳米带阵列间隙中，有机修饰层连接无机纳米带阵列，有机修饰层的近红外II区光谱吸收率不低于甲基蓝、卟啉类化合物或吲哚绿的近红外II区光谱吸收率。
[0010]一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0011]S1、在柔性基底上制备无机纳米带阵列；
[0012]S2、在无机纳米带阵列上制备金属电极；
[0013]S3、在柔性基底上表面上和\或无机纳米带阵列上表面上制备有机修饰层。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]本专利技术一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器和制备方法是基于无机纳米带阵列和有机修饰层实现近红外II区光探测，以有机分子修饰的高导电二维无机纳米带为光响应材料，提高器件在近红外II区的响应度。通过二维有机和无机材料之间能带分布与耦合，提高器件光-电转换效率。本专利技术通过有机分子材料提升器件对近红外II
区波段的光吸收，通过高导电的二维无机纳米带提高器件的光生载流子迁移率，最终提高在近红外II区的响应度。并且利用二维材料和有机材料的机械柔韧性良好的特性，光电探测器件可以贴敷在生物体表面对移动生物体实时检测。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的柔性基底的结构示意图。
[0017]图2为本专利技术的实施方式一的石墨烯薄膜结构图。
[0018]图3为本专利技术的实施方式一的石墨烯纳米带阵列结构图。
[0019]图4为本专利技术的实施方式一的金属电极结构图。
[0020]图5为本专利技术的实施方式一的有机分子结构图。
[0021]图6为本专利技术的实施方式二的金属钯结构图。
[0022]图7为本专利技术的实施方式二的硒化钯纳米带阵列结构图
[0023]图8为本专利技术的实施方式二的有机分子结构图。
[0024]图9为本专利技术的实施方式二的黑磷薄膜结构图。
[0025]图10为本专利技术的实施方式二的黑磷纳米带阵列结构图。
[0026]图中：1、柔性基底，2、石墨烯薄膜，3、石墨烯纳米带阵列，4、金属电极，5、有机分子，6、金属钯，7、硒化钯纳米带阵列，8、黑磷薄膜，9、黑磷纳米带阵9。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0028]一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器，包括：柔性基底1、无机纳米带阵列、金属电极4和有机修饰层，可参见图5和图8，无机纳米带阵列设置在柔性基底1上表面上，金属电极4设置在无机纳米带阵列上表面上。有机修饰层连接无机纳米带阵列。有机修饰层可以只设置在无机纳米带阵列上，即在无机纳米带阵列上表面上修饰有机分子5；有机修饰层可以只设置在无机纳米带阵列的纳米带间隙中，位于柔性基底1上表面上，即在无机纳米带阵列间隙中的柔性基底1上表面上修饰有机分子5，此时有机修饰层连接位于其两侧且与其相邻的纳米带(“其”指位于两相邻纳米带之间的有机修饰层)；有机修饰层可以设置在无机纳米带阵列上表面上和设置在无机纳米带阵列的纳米带间隙中，也就是说设置在柔性基底1上表面上和无机纳米带阵列上表面上。有机修饰层为在近红外二区波段高吸收的有机材料，可采用甲基蓝、卟啉类或吲哚绿，也可采用其他材料，其他材料指在近红外II区1000-1700nm波段光谱吸收率不低于甲基蓝在近红外II区光谱吸收率的材料、或是在近红外II区光谱吸收率不低于卟啉类化合物在近红外II区光谱吸收率的材料、亦或是在近红外II区光谱吸收率不低于吲哚绿在近红外II区光谱吸收率的材料。
[0029]无机纳米带阵列的材料为无机材料，无机纳米带阵列的材料可采用石墨烯、黑磷、硒化钯、硫化铪，硫化铂、碲化锡或二碲化钼等。无机纳米带阵列的纳米带宽度范围为2nm-200nm，无机纳米带阵列的纳米带厚度范围为1nm-20nm，无机纳米带阵列的纳米带之间的间距范围为2nm-200nm。
[0030]金属电极4位于柔性基底1和无机纳米带阵列上。金属电极4包括正电极和负电极，有机修饰层位于正电极和负电极之间。金属电极4上也可设有有机修饰层。柔性基底1上表
面上、无机纳米带阵列的纳米带间隙处也可设有有机修饰层。
[0031]一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器的制备方法，包括如下步骤：
[0032]S1、在柔性基底1上制备无机纳米带阵列；
[0033]S2、在无机纳米带阵列上制备金属电极4；
[0034]S3、在柔性基底上表面上和\或无机纳米带阵列上表面上制备有机修饰层。
[0035]其中，S1具体过程为：在柔性基底1上制备无机纳米层，刻蚀无机纳米层得到无机纳米带阵列。S3具体过程可为：采用旋涂或蒸镀方法无机纳米带阵列上制备有机修饰层。S3具体过程可为：采用旋涂或蒸镀方法在柔性基底上、无机纳米带阵列的纳米带间隙中制备有机修饰层。S3具体过程还可为：采用旋涂或蒸镀方法在S2所得的半成品的柔性基底上表面上和无机纳米带阵列上表面上制备有机修饰层。
[0036]下面列举几种实施方式进行详细说明。
[0037]实施方式一：准备柔性基底1如图1；在柔性基底1上转移石墨烯薄膜2如图2；采用电子束光刻、氧等离子体处理刻蚀得到石墨烯纳米带阵列3如图3，即无机纳米带阵列；采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器，其特征在于，包括：柔性基底；设置在柔性基底上表面上的无机纳米带阵列；设置在无机纳米带阵列上表面上的金属电极；有机修饰层，所述有机修饰层设置在无机纳米带阵列上和\或设置在无机纳米带阵列间隙中，有机修饰层连接无机纳米带阵列，有机修饰层的近红外II区光谱吸收率不低于甲基蓝、卟啉类化合物或吲哚绿的近红外II区光谱吸收率。2.如权利要求1所述的一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器，其特征在于，所述无机纳米带阵列的纳米带宽度为2-200nm、厚度为1-20nm，纳米带之间的间距为2-200nm。3.如权利要求1所述的一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器，其特征在于，所述有机修饰层的材料为甲基蓝、卟啉类化合物或吲哚绿。4.如权利要求1所述的一种基于二维材料纳米带的近红外II区柔性光电探测器，其特征在于，所述无机纳米带阵列的材料采用石墨烯、黑磷、硒化钯、硫化铪，硫化铂、碲化锡或二碲化钼。5.如权利要求1所述的一种基于二维材料纳米带的近红外II区...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍娟，安君儒，王彬，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：