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随着信息技术与物联网技术的发展,各类具有传感功能的智能设备已经对人们生活的多个方面带来了深刻的影响。压力传感器以及光电探测器作为其中重要的传感元件,已经受到了研究人员的广泛关注。随着人们对周围环境信息采集的深度以及广度要求的不断提升,传统的单个传感器件已经不能满足日益增长的应用需求。大规模、高度集成化的阵列传感器件是作为可能的解决方案已经成为新的研究热点。 本论文利用ZnO纳米线构筑了压力传感器阵列与紫外光光电探测器阵列,利用CsPbBr3钙钛矿薄膜构筑可见光光电探测器阵列。设计并搭建了满足不同阵列器件测试要求的数据采集系统,进而研究了器件的性能及其成像能力,为日后的实际应用提供了实验依据。主要得到了以下结果。 1.基于垂直生长的ZnO纳米线阵列,设计并构筑了40×32、分辨率为254dpi的压力传感器与光电探测器阵列,实现了应力分布成像,光强分布成像,并利用压电光电子学效应提升了器件的性能。利用ZnO纳米线的压电电子学效应,器件在39.2MPa的压力下,实现了应力分布成像。利用ZnO纳米线的光激发性能,器件在波长为365nm的紫外光的照射下,光响应度达到了1.1×105A/W,响应时间为62ms,并在光强大于3.95mW/cm2的情况下实现了光强分布成像。通过引入应变在纳米线内部产生压电势,利用压电光电子学效应,使器件的性能得到了提升。在施加40.83MPa压强的情况下,光响应度提升了700%,灵敏度提升了600%,进行光强分布成像的光强减小为1.38mW/cm2。 2.基于ZnO材料的压电电子学效应以及WO3材料的变色存储特性,设计并构筑10×10、分辨率为50.8dpi的压力传感器阵列,实现了应力可视化与存储。实验利用水热法和磁控溅射法分别制备ZnO纳米线和WO3薄膜,并使用凝胶固体电解质构筑电致变色器件。变色器件具有良好的稳定性和变色存储能力:在经过300个周期后,仍能保持超过85%变色能力;变色存储时间大于37h。将ZnO纳米线阵列与WO3薄膜阵列集成起来构筑压力传感器阵列。随着施加应力的增大,应力分布图形可以通过电致变色器件的颜色变化被直接观察到,且清晰度逐渐增强。在施加120.20MPa压强的情况下,器件实现了可视化的应力分布成像,并且清晰度提升了900%。 3.基于新型CsPbBr3无机钙钛矿材料,设计并构筑了10×10、分辨率为63.5dpi的可见光光电探测器阵列,实现了光强分布成像。实验利用亲疏水方法处理氧化硅片基底,并通过两步溶液法进行图案化生长,得到了CsPbBr3薄膜阵列。在波长为490nm的蓝光的照射下,器件的响应时间为80ms。并在光强为1.2mW/cm2的条件下,实现了对可见光光强分布的成像。