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随着摩登电子时代的发展,电子皮肤、可伸缩电路器件等柔性可穿戴的电子器件在我们日常生活中发挥着越来越大的作用。光电探测器作为一类传感器,可用来进行信息传输,在军事探测、生物传感、光通信等方面已经有了广泛应用,因此实现光电探测器的柔性可穿戴应用具有重要意义。实现柔性可穿戴主要有两种策略,构筑纤维状或者薄膜状的柔性器件。纤维本身具有轻质、柔韧并且容易编织的特点,可以实现可穿戴应用,因而构筑纤维状光电探测器是一种思路。此外,薄膜状的电子皮肤作为电路元件可直接贴在人体皮肤上,亦能实现可穿戴应用。已报道的纤维状光电探测器还存在诸多问题,例如纤维状基底上制备的材料质量不佳,界面质量差,构筑工艺匮乏,且器件性能不佳。针对材料质量问题,本论文制备了高质量的一维氧化锌纳米材料,并以此作为活性材料实现纤维状光电探测器的构筑;针对界面质量问题,本论文通过组装“软”界面的功能层薄膜,层层优化界面,改善器件的界面接触质量;利用压电电子学,给氧化锌施加应变调控界面能垒,改善界面电子的输运特性,进一步提升纤维状光电探测器的性能;针对纤维状光电探测器难以编织的工艺问题,本论文通过预编织纤维状的活性材料,进而实现高柔性纤维状光电探测器织物的构筑;针对纤维状光电探测器难以大规模制备的问题,本论文通过溶液工艺在多孔滤膜衬底上组装功能层薄膜,实现高柔性类皮肤光电探测器的构筑。本文的主要研究内容包括以下几个方面:1.制备高质量的氧化锌纳米棒阵列,并构筑纤维状光电探测器。以锌线作为纤维状衬底,通过原子层沉积技术在其表面沉积一层均匀致密的氧化锌纳米晶薄膜作为种子层,用水热法制备了高纯度、高结晶性、取向均一、形貌均一的高质量氧化锌纳米棒阵列。基于氧化锌纳米棒阵列,构筑了器件结构为Zn/ZnO/PVK/PEDOT/Ag的纤维状光电探测器。其中PVK与氧化锌纳米棒阵列形成了同轴的PN结,产生由氧化锌指向PVK的内建电场,有利于光生载流子的分离与输运。另外,PEDOT:PSS层紧密的包裹着PVK层,良好的界面接触有利于收集与传输载流子。制备的氧化锌基纤维状探测器在偏压-0.5V、强度为0.5m W/cm2的325nm光照条件下,明暗电流比可达1.5,上升时间为6s,下降时间为7s,器件可以稳定工作。2.层层优化界面,实现器件功能层的“软”接触,改善界面接触质量以提升纤维状光电探测器性能。利用单层石墨烯高柔性、高透过率以及高电导率的优点,在纤维状光电探测器中引入单层石墨烯薄膜作为表面电极,构筑了基于ZnO/PVK/graphene有机-无机-石墨烯杂化结构的纤维状柔性光电探测器。实现了纤维状器件的界面优化,器件中层与层之间均为“软”界面接触,并且保证了器件结构中精准的能级匹配。各个功能层之间的紧密接触、PVK/ZnO形成的PN结以及合适的能带结构,均能促进光生载流子的分离和输运,有利于提升器件性能。器件的明暗电流比高达7.2,响应度为0.9A/W,响应速度在纤维状光电探测器中很快,上升时间仅为0.28s,比已有报道的纤维状光电探测器高出一个数量级以上。3.根据压电电子学,通过施加应变调控界面能垒,改善界面电子的输运特性,以提升纤维状光电探测器的性能。构筑了Zn/ZnO/graphene结构的肖特基结型纤维状光电探测器,石墨烯作为表面电极与氧化锌接触紧密,且形成的肖特基结产生内建电场,促进了光生载流子的分离和输运,有利于提升器件性能。探测器的明暗电流比可达4,响应度高达1.92A/W,上升时间和下降时间分别为0.52s和3.3s。根据压电电子学,利用氧化锌纳米棒的压电效应,给器件施加应变时,在压电电场作用下,肖特基势垒和耗尽区会变大,从而增强了内建电场,进一步促进了载流子的分离和输运。通过给器件施加压应变,进一步提升了纤维状光电探测器的性能,在压应变为0.33%时,器件的响应度达到了2.16A/W,提升了12.5%,增强效果非常显著。4.通过预编织纤维状的活性材料,进而实现高柔性纤维状光电探测器织物的构筑。基于镍丝织物,用原子层沉积技术和水热法制备了高质量的氧化锌纳米棒阵列,实现纤维状氧化锌纳米棒阵列的预编织,以石墨烯薄膜作为表面电极,形成并联连接电路,构筑了纤维状光电探测器织物。器件结构中通引入银纳米线以优化能级匹配,使原先的双向肖特基接触转变为氧化锌/镍的单向肖特基接触,形成从氧化锌指向镍的内建电场,促进了光生载流子的分离和运输。此外,银纳米线的局域表面等离子共振峰与氧化锌的吸收范围匹配,产生的近场增强效应增强了氧化锌的光吸收,从而提升器件性能。响应度可达0.27A/W,明暗电流比高达102。构筑的探测器织物具有非常优异的柔性,在弯曲1000次后,器件的光电流仍能保持最大值的94%,具有很好的循环稳定性。优异的器件性能以及突出的柔性,使得纤维状的探测器织物在可穿戴领域有巨大的应用前景。5.通过溶液工艺在多孔滤膜衬底上组装功能层薄膜,实现高柔性类皮肤光电探测器的构筑。通过化学气相沉积法,制备了高质量的氧化锌纳米线。利用溶液工艺,将银纳米线薄膜和氧化锌纳米线薄膜组装到PVDF多孔滤膜衬底上,以石墨烯薄膜作为表面电极,构筑了Ag/ZnO/graphene结构的类皮肤光电探测器。器件中功能层接触紧密,且氧化锌与石墨烯的肖特基接触产生内建电场,使探测器获得了出色的器件性能,器件响应度可达0.03A/W,明暗电流比高达102,器件上升时间和下降时间为4.68s和4.18s。此外,构筑的类皮肤光电探测器在1000次弯曲后,光电流可以保持最大值的95%,具有很好的循环稳定性和柔性,可直接贴合在人体皮肤实现可穿戴应用。进一步通过溶液工艺构筑了类皮肤光电探测器的阵列,并实现了传感成像应用。