[发明专利]基于柔性基底的全印刷光电探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电探测器，具体涉及一种基于柔性基底的全印刷光电探测器及其制备方法。

背景技术

随着纳米结构材料的发展，纳米结构器件化应用成为目前也是未来研究的热点领域，新的纳米半导体材料的出现推动了基于纳米材料的光电探测器的研发。纳米材料大的比表面积以及相对小的体积使纳米结构的光电探测器展现出超高的光响应灵敏度。

硫化铋是Ⅴ-Ⅵ族的直接带隙半导体，室温下的禁带宽度为1.3eV，具有环境友好、光伏转换和本征光电导等一系列优良性能。硫化铋纳米线是一维结构的半导体纳米材料，近年来由于其具有良好的电学和光学性质而备受关注。

柔性基底具有质量轻、耐用性好、可弯曲、低成本批量生产等优点，与硅基或石英基相比，有更好的生物相容性，电绝缘性和热隔离性，因而在光学、电子、化学和医疗等领域有广泛应用。目前，基于柔性基底的器件研究在学术界已成为热点，如何低成本、简单高效、高精度实现柔性器件的制作是首要面对的问题。

丝网印刷作为四大印刷方法之一，具有设备简单、操作便捷、成本低廉、适应性强等特点。目前，许多研究中都利用丝网印刷技术将线路板及电极附着在基底上。本发明拟分别将银胶和制得的硫化铋纳米材料浆料先后利用丝网印刷技术印刷到柔性基底上实现全印刷光电探测器的制备，为制备性能更优的光电探测器提供新的思路。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于柔性基底的全印刷光电探测器及其制备方法。通过本发明所述方法获得的光电探测器成本低廉，性能优良。

本发明采取如下技术方案达到上述目的：

1、基于柔性基底的全印刷光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

1)制备硫化铋纳米线；

2)用水性粘合剂将步骤1)所得硫化铋纳米线制成浆料；水性粘合剂与硫化铋纳米线的质量比为1:7-8；

3)通过丝网印刷将导电银胶印刷在柔性基底上形成一对指状交叉电极，烘干；

4)通过丝网印刷在步骤3)制得的指状交叉电极上涂一层步骤2)制得的硫化铋纳米线浆料，真空干燥即得全印刷光电探测器。

优选的，所述步骤1)中制备硫化铋纳米线的具体步骤包括：将EDTA-Na₂、Bi(NO₃)₃·5H₂O、硫代苹果酸制备成混合溶液，然后将混合溶液放入反应釜中160℃反应24h，冷却，抽滤，洗涤，得硫化铋纳米线。

优选的，所述EDTA-Na₂、Bi(NO₃)₃·5H₂O、硫代苹果酸的质量比为93:20:18。

优选的，所述步骤2)中水性粘合剂与硫化铋纳米线的质量比为1:7-8。

优选的，所述步骤2)中所述水性粘合剂为LA133或聚偏氟乙烯。

优选的，所述步骤2)中制备浆料的具体步骤包括：先将配比量的水性粘合剂加入水搅拌30min，然后边搅拌边加入步骤1)制得的硫化铋纳米线材料，继续搅拌10h即得硫化铋纳米线浆料；所述纳米线浆料中水性粘合剂与硫化铋总固形物百分含量为50％。

优选的，所述步骤2)中制备浆料的具体步骤包括：将配比量的水性粘合剂和硫化铋纳米线混合研磨，边研磨边逐滴加入N-甲基吡咯烷酮直至水性粘合剂和硫化铋纳米线混合均匀形成硫化铋纳米线浆料。

优选的，所述步骤3)中指状交叉电极间距为0.5mm。

优选的，所述柔性基底为聚对苯二甲酸乙二酯，聚二甲基硅氧烷，棉、麻、丝织品或硅基底。

2、上述制备方法制得的基于柔性基底的全印刷光电探测器。

本发明的有益效果在于：本发明用水热法制得硫化铋纳米线，并将其进一步配制成可以进行丝网印刷的浆料，通过丝网印刷技术先后在柔性基底上附着银电极和硫化铋纳米材料浆料而制备得到全印刷光电探测器。通过对本发明制备的光电探测器在不同波段和不同强度下的光电导响应测试，不同频率间歇光照射下的响应速度测试，柔性测试，不同印刷图形在间歇光照射下的响应速度测试，均得到较好的光电导性能，表明柔性基底全印刷光电探测器性能良好。另外，硫化铋纳米线制备简易，柔性基底既可以是棉麻丝等织品，又可以是PET塑料、硅基底等，可弯曲、耐用性好，而丝网印刷技术成本低廉，易用于大规模生产，以上优点都使得本发明具有潜在应用价值。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：