[发明专利]一种新型的自供电柔性光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公布了一种新型的自供电柔性光电探测器的制备方法，该自供电柔性光电探测器是由以柔性ITO为基底的光阳极、固态电解液、以柔性ITO为基底的对电极构成。在本发明中光阳极是由WS₂‑RGO复合物构成，固态电解液用来代替传统的液态电解液，对电极是由碳纳米颗粒构成，主要作用是收集电子以达到催化还原的作用。本发明可以将光信号直接转化为电信号，无需外加偏压，是一种自驱动的光电探测器，且该探测器可以实现折叠弯曲，使得该探测器在复杂的环境下也可以实现光探测，本发明的制备过程相对简单，实验条件并不苛刻，且光响应速度较快，光灵敏度较高有利于实现大规模制备。

技术领域

本发明涉及一种自供电的柔性光电化学型探测器的制备方法，属于电化学光探测领域。

背景技术

近年来，柔性电子器件得到各个领域研究者的广泛的关注。与传统电子器件相比，柔性电子器件具有便携式、可穿戴性等诸多优点，柔性技术作为现代科技的重要发展技术，在生物医学、信息、能源等领域具有重要的应用前景。为了满足这些柔性电子器件广泛的应用需求，光电探测器器件不仅须要较高的灵敏度和较快的光响应速度，同时还要有优良的柔韧性和可加工性以满足未来柔性集成电路技术和制造工艺飞速发展的要求。

光电探测器是一种将光信号转化为另一种可以接收处理的信号(电信号)的传感器，被广泛应用于军事与民用生活中。如太阳能发电、生物医学、环境监测以及远程控制等领域。光电探测器有几种不同的类型，主要包括光导型、光伏型。商业化使用的光电导型探测器，其灵敏度高，工艺成熟，但响应速度较慢。同时现在越来越多的人开始研究光伏型探测器，但其要求精度高，工艺复杂，成为限制其广泛应用的重要因素。

自驱动的电子器件不需要耗费外接电源，可以实现自己给自己提供能源，成为了当今各类研究的热点。光电化学光电探测器是一种新型的自供电光电探测器。主要接触形式为半导体-液体接触，半导体与电解质接触形成的内置电场将电子与空穴分离，这意味着光电化学光电探测器具有自供电的能力。该型光电探测器通常在不存在外部偏置的情况下产生高电流响应，响应速度较快，。由于光电化学(PEC)型光探测器是一种低成本且能自驱动的新型光探测器，也获得了越来越多的研究工作者的关注。

发明内容

本发明的主要目的是设计一种响应时间短、灵敏度高的制备工艺简单价格低廉的柔性自供电光电化学型光探测器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该柔性自供电光电化学型光探测器的制备方法包括以下步骤：

(1)二维WS₂-RGO复合物：其中WS₂、GO(氧化石墨烯)和去离子水的质量比(1～10):1:(100～1000),置于反应釜中，在鼓风干燥箱200℃环境下放置12小时，自然冷却至常温后，抽滤并在真空环境下60℃得到二维WS₂-RGO复合物。

(2)柔性器件两极的制备：将二维WS₂-RGO复合物、碳纳米管溶液分别旋涂到面积为3cm²的柔性ITO上，置于真空干燥箱，干燥温度为80～100℃，干燥时间为8～12小时。

(3)固态电解质的制备方法：固态电解质是将质量百分比为5％～20％的聚乙烯醇、5％～20％浓硫酸和40％～80％的去离子水在80～100℃下混合均匀搅拌制成水凝胶。

(4)柔性器件的组装方法：将二维WS₂-RGO复合物和碳纳米管分别作为光电化学探测器的两极，将固态电解质分别涂在柔性器件的两极上，在室温环境下让固态电解质成型，再将柔性器件的两极叠压在一起，静置干燥即可得到所述的自供电柔性光电探测器。

步骤(1)所述的WS₂纳米片是由实验室购买的块状WS₂液相剥离得到的，所述的GO是Hummers法合成的。