【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二维材料的耦合效应及应用领域，具体涉及耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维cips光电器件及其应用。
技术介绍
1、随着信息社会的到来，多功能集成材料和器件在推动高科技发展方面发挥着重要作用。其中具有独特晶体结构的二维材料因其超薄尺寸和出色的电学/光学性能，在进一步开发微型化和可集成器件方面具有巨大的优势和潜力。
2、目前，针对单个二维材料中的压电光电子学效应和体光伏效应的相互关系尚未清楚，且基于二维光电器件的应用探索方面也比较局限，这也进一步阻碍了基于二维铁电材料在光电器件中的应用。
3、因此，设计一种合适的方案在单个材料中实现多效应的耦合以及探索二维电子器件的应用显得十分必要，这也将会为进一步开发多功能集成二维材料系统提供较好的解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种二维cips光电器件，提供应用是本专利技术的又一专利技术目的，本专利技术提出的二维cips光电器件通过铁电极化处理实现了在单个材料中耦合压电光电子学效应和体光伏效应，充分发挥两种效应的优点，通过两种效应的协同作用，从而增强器件的光电性能，可以作为一种实时应力传感器感知建筑物的倾斜角度。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维cips光电器件，所述cips光电器件包括带有微结构电极的衬底组件和设置在微结构电极之间的材料组件；所述带有微结构电极的衬底组件由柔性透明pet衬底
4、作为本专利技术的进一步优选，所述二维cips光电器件的铁电极化通过直流稳压电源连接器件在电极两端，施加30 v、15分钟的直流电压引入。
5、作为本专利技术的进一步优选，所述二维cips光电器件的压电光电子学效应是通过弯曲柔性pet衬底对器件施加应变引入。
6、作为本专利技术的进一步优选，所述cips纳米片的厚度为70-80nm。cips器件的铁电性和光电性能与cips纳米片的厚度非常相关，纳米片过厚则光电性能较差，纳米片过薄则铁电性能较差。本专利技术中选择cips纳米片的厚度在70-80nm，这个厚度范围下的cips器件具有非常良好的光电性能和铁电性能。
7、作为本专利技术的进一步优选，所述微结构电极材料为铬和金电极，所述微结构电极通过利用紫外光刻工艺、热蒸镀和离子溅射工艺制备得到，其制备方法为：先匀光刻胶和掩模版光刻，在柔性pet衬底上光刻出电极形状；再在带有光刻胶的pet衬底上先热蒸发镀铬电极10nm，之后用离子溅射镀金电极50nm后去除光刻胶即可。
8、作为本专利技术的进一步优选，所述cips纳米片通过干法转移的方式与带有微结构电极结构的pet衬底组件进行结合，具体方式为：利用pdms和胶带从cips块材剥离cips纳米片，加热pdms到80℃使pdms的粘性消失，cips纳米片会吸附在电极上面。
9、作为本专利技术的进一步优选，所述柔性透明pet衬底为商用pet保护膜，厚度为0.01mm。
10、本专利技术还进一步公开了所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维cips光电器件作为应变传感器在检测建筑物倾斜角度中的应用。
11、作为本专利技术的进一步优选，应用前，先对二维cips光电器件进行铁电极化处理。
12、作为本专利技术的进一步优选，应用时，将二维cips光电器件可以贴附在建筑物底端，用于检测建筑物的倾斜。
13、本专利技术提出的铁电极化对光响应的增强不仅仅适用于cips体系中，更有希望进一步扩展到更大的二维铁电材料体系。此外，本专利技术还利用二维-cips 器件作为应变传感器，构建了一个应力检测系统，用于实时监测建筑物的倾斜情况。这项研究将拓展超薄二维光电器件的应用范围，对研究多功能集成二维材料具有深远意义。
14、本专利技术的cips器件具有优异的光电性能，在405nm波长的激光照射下，通过连接cips器件电极两端可以观察到明显的光电流产生，并且光电流的大小随着对器件施加偏压的变化而改变，光功率越大，在偏压下产生的光电流就越大。
15、其中压电光电子学效应是通过弯曲柔性pet衬底对器件施加应变引入的。由于cips优异的压电性，在应变作用下，cips纳米片内产生的压电极化电荷会显著调控能带，进而导致光电性能的变化。cips器件的光电性能随着拉伸应变的增加而明显增强，随着压缩应变的增加而减弱。
16、铁电极化是通过直流稳压电源连接器件电极两端，施加30 v 15分钟的直流电压引入的。由于cips纳米片优异的铁电性，铁电极化导致的cu离子迁移会在材料电极界面处产生离子浓度差，进而导致对界面能带的调控。在正极化下，cips器件的光电性能显著增强，而在负极化器件的下光电性能明显降低。
17、同时，本专利技术通过对极化后的器件中引入应变，在cips器件中耦合了压电光电子效应和体光伏效应，器件的光电性能进一步提升。
18、利用器件对静态应变敏感的特性，可以把器件集成在建筑物上感知建筑物的倾斜角度，建筑物的倾斜会引发器件产生应变，当感知到应变时，器件内光电流发生变化，这种特殊的功能使cips器件有望应用于古建筑物的保护工作。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、1、本专利技术cips光电器件可以实现在单个材料中耦合压电光电子学效应和体光伏效应，对cips器件引入拉伸应变以利用压电光电效应调节载流子迁移行为，在 0.91%的拉伸应变下，cips 器件在 +4 v 电压下的输出光电流为 14pa，是无拉伸应变初始状态下输出光电流（5pa）的2.8倍，cips 器件的光电特性明显增强。
21、2、通过对 cips 器件施加铁电极化作用，观察到 voc 明显改善。正极化状态下的最大输出光电流约为14.8 pa，大约是无极化状态（7.4 pa）光电流的2倍。
22、3、压电光电效应在极化 cips 器件中也发挥了积极作用。随着拉伸应变的施加，极化 cips 器件的光电性能进一步提高。此外，铁电极化后器件中的压电光电效应也表现出更明显的调节作用。在压缩应变下，压电光电效应对正极化器件光电性能的影响是对未极化器件光电性能影响的6.6倍。
23、4、此外，利用 cips 器件作为应变传感器，构建了建筑倾斜报警系统，用于实时监测建筑倾斜情况，帮助人们及时维修和加固古建筑，确保其结构稳定和安全。这项工作为通过多场耦合增强二维铁电材料的光电性能提供了范例，对开发新型纳米传感器、微型压电逻辑电路和铁电存取存储器具有深远意义。
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1.一种耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维CIPS光电器件，其特征在于，所述CIPS光电器件包括带有微结构电极的衬底组件和设置在微结构电极之间的材料组件；所述带有微结构电极的衬底组件由柔性透明PET衬底，以及PET衬底上的微电极构成，所述微电极为呈哑铃状结构的两端式电极，且沿PET衬底水平方向设置；所述材料组件为CIPS纳米片，所述CIPS纳米片贴附在两端式电极的中部。
2.根据权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维CIPS光电器件，其特征在于，所述二维CIPS光电器件的铁电极化通过直流稳压电源连接器件在电极两端，施加30 V、15分钟的直流电压引入。
3.根据权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维CIPS光电器件，其特征在于，所述二维CIPS光电器件的压电光电子学效应是通过弯曲柔性PET衬底对器件施加应变引入。
4.根据权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维CIPS光电器件，其特征在于，所述CIPS纳米片的厚度为70-80nm。
5.根据权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二
6.根据权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维CIPS光电器件，其特征在于，所述CIPS纳米片通过干法转移的方式与带有微结构电极结构的PET衬底组件进行结合，具体方式为：利用PDMS和胶带从CIPS块材剥离CIPS纳米片，加热PDMS到80℃使PDMS的粘性消失，CIPS纳米片会吸附在电极上面。
7.根据权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维CIPS光电器件，其特征在于，所述柔性透明PET衬底为商用PET保护膜，厚度为0.01mm。
8.权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维CIPS光电器件作为应变传感器在检测建筑物倾斜角度中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，应用前，先对二维CIPS光电器件进行铁电极化处理，应用时，将二维CIPS光电器件可以贴附在建筑物底端，用于检测建筑物的倾斜。
10.权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维CIPS光电器件与LabVIEW结合作为应变传感器构建的建筑物倾斜报警系统。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维cips光电器件，其特征在于，所述cips光电器件包括带有微结构电极的衬底组件和设置在微结构电极之间的材料组件；所述带有微结构电极的衬底组件由柔性透明pet衬底，以及pet衬底上的微电极构成，所述微电极为呈哑铃状结构的两端式电极，且沿pet衬底水平方向设置；所述材料组件为cips纳米片，所述cips纳米片贴附在两端式电极的中部。
2.根据权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维cips光电器件，其特征在于，所述二维cips光电器件的铁电极化通过直流稳压电源连接器件在电极两端，施加30 v、15分钟的直流电压引入。
3.根据权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维cips光电器件，其特征在于，所述二维cips光电器件的压电光电子学效应是通过弯曲柔性pet衬底对器件施加应变引入。
4.根据权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维cips光电器件，其特征在于，所述cips纳米片的厚度为70-80nm。
5.根据权利要求1所述的耦合压电光电子学效应和铁电极化的二维cips光电器件，其特征在于，所述微结构电极通过利用紫外光刻工艺、热蒸镀和离子溅射工艺制备得到，其制备方法为：先...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑海务，张云郴，张远征，任冰燕，孙远虎，何靳淼，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：
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