[发明专利]一种基于树突状硫化铅的柔性光电探测器件的制备

说明书

本发明涉及一种纸基树突状硫化铅柔性光电探测器的制备方法，属于纳米材料光电探测器件制备技术领域。在该发明过程中，首先利用激光打印机打印叉指电极轮廓，然后通过水热生长方法合成了树突状硫化铅粉末，并通过物理摩擦的方法同时实现了石墨叉指电极的获得和硫化铅粉末向活性区域的转移，最后利用银浆的实现了金属铜导线的连接。该方法制得的纸基树突状硫化铅柔性光电探测器形貌规整，尺寸均一，重复性良好,实现了宽光带响应。制备的纸基树突状硫化铅柔性光电探测器料在红外探测以及未来的灵活、可穿戴和透明电子和光电子器件方面有着良好的前景。

技术领域

本发明属于光电材料器件制备技术领域，特别涉及一种基于树突状硫化铅(PbS)的柔性光电探测器件的制备方法。

技术背景

红外探测器在成像、信息通信、军事等领域有着广泛的应用。二维金属硫系化合物(2DMCs)由于其独特的结构和特殊的物理性能而引起人们越来越多的关注，它们具有响应率高、检波率高、开/关比高、响应速度快、室温可操作性好、机械灵活性好等优异的红外探测性能，为下一代红外光电探测器开辟了新的前景，PbS是2DMCs家族中最受关注的成员，由于其优越的物理、电学和光学特性，它在红外探测以及未来的灵活、可穿戴和透明电子和光电子器件方面有着良好的前景。

PbS是一种重要的IV-VI半导体，具有0.41eV的窄带隙能量和18nm的激发波尔半径，在近红外通信和开关中具有潜在的应用。现阶段研究多集中于PbS量子点，器件结构多为PbS附着或生长在Si或玻璃基底之上，而关于PbS亚微/纳米晶和柔性器件开发的相关研究较少。合成PbS亚微/纳米晶主要采用水热法、溶剂热法、化学气相沉积法(CVD)、超声波法等多种方法，在模板/封盖剂的辅助下，通过控制温度和生长时间等条件可制备不同形貌的PbS纳米晶，如纳米立方体、纳米粒子、纳米线和树突等，此类方法具有制备成本低，操作简单等优点，目前，2DMCs柔性光电器件的构建主要为使用柔性衬底如PET、PEN、PVDF、碳布、金属衬底等，但是由于PbS亚微/纳米晶尺寸多为2μm-5μm的原因，较难实现与柔性基底的良好结合。

所以开发一种操作更加简便的PbS柔性器件制备方法对于开发PbS在红外探测柔性可穿戴设备领域具有十分重要的现实性意义。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供了一种PbS的柔性光电器件的制备方法，该方法操作简单，可重复性好，并且该方法所制备柔性器件尺寸、形貌可调控，为推动其大规模产业化生产提供了新的思路。

本发明通过以下技术方案来实现，一种新型树突状PbS的柔性光电器件的制备方法，包括：

采用树突状PbS作为光活性材料，使用纸纤维作为附着模板制备新型PbS材料器件，并使用金属银(Ag)作为电极，封装成柔性光电探测器件。

更为具体的，前述制备方法具体实验步骤包括：

(1)首先，使用纸纤维作为模板，纸纤维是一种成本极低的可弯曲柔性材料，所述柔性材料为A4纸，可以在一定限度内任意弯曲；

(2)使用计算机通过CorelDRAW 2019软件设计一个叉指电极，利用激光打印机在A4纸上打印叉指电极轮廓，用4B铅笔填充打印出来的叉指电极轮廓；

(3)PbS树突的制备：将2.5克十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解于80毫升去离子水中，充分搅拌10分钟，获得A液；将0.95克乙酸铅与0.57克硫脲加入A液中，充分搅拌30分钟，获得PbS生长液，将PbS生长液转入反应釜内，在120摄氏度环境下加热24小时获得PbS沉淀，然后自然冷却至室温，使用酒精、去离子水清洗PbS沉淀，将清洗后的PbS沉淀在60摄氏度环境下干燥12小时，获得纯净、干燥的PbS黑色粉末；

(4)PbS活性区的制备：用透明胶带在器件活性区制作方形掩模，用棉签蘸取PbS粉末，在方形区域内涂抹获得均匀PbS涂层；