[发明专利]一种基于氧化锌纳米棒阵列/银纳米线/石墨烯多层结构的紫外光探测器织物及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及紫外探测技术领域，特别是一种基于氧化锌纳米棒阵列/银纳米线/石墨烯多层结构的紫外光探测器织物及制备方法。

背景技术

随着摩登电子时代的发展，比如电子皮肤、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起到了越来越大的作用。由于纤维本身具有轻质、柔韧并且容易编织的特点，纤维状的能源器件已经被广泛研究，包括纤维状超级电容器、锂电池和太阳能电池等，但是这些能源器件主要是为了相应的功能性器件服务，比如显示、照明、监测和传感等。传感器是信息传输很重要的一部分，而光探测器作为传感器的一员，在军事探测、生物传感、光通信等方面已经有着极为广泛的应用，纤维状探测器也有了广泛的研究，但其中存在的问题也很明显。传统纤维状光探测器多基于长在体积大的金属丝衬底上的无机半导体材料制得的，柔性较差，从Dong等(Nano Energy,2016,30:173-179.)和Zhu等(ACS Applied Materials&Interfaces,2017,9(13):12092-12099)已有的研究结果中就可以看出来。此外，若直接将其编织成用于可穿戴的织物将不可避免地会破坏表面从而导致很差的探测器性能。因此，目前急需一种实现纤维状光探测器的有效编织方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于氧化锌纳米棒阵列/银纳米线/石墨烯多层结构的紫外光探测器织物及制备方法，以期可以实现纤维状光探测器的有效编织从而实现高柔性的可穿戴应用。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于氧化锌纳米棒阵列/银纳米线/ 石墨烯多层结构的紫外光探测器织物，包括基底、氧化锌薄膜、氧化锌纳米棒阵列、银纳米线、绝缘层、单层石墨烯薄膜，所述基底为金属丝织物，金属丝织物的金属丝表面沉积均匀致密的氧化锌薄膜，氧化锌薄膜表面垂直方向生长有氧化锌纳米棒阵列，氧化锌纳米棒阵列表面覆盖银纳米线，上述结构上表面的一侧设置绝缘层单层石墨烯薄膜设置在上述结构的最外层，单层石墨烯薄膜上设置银浆，该银浆与石墨烯直接接触用于引出电极。

一种基于氧化锌纳米棒阵列/银纳米线/石墨烯多层结构的紫外光探测器织物及制备方法，具体步骤为：

(1)将金属丝丝织物用异丙醇超声清洗30分钟并干燥，然后用原子层沉积技术在金属丝表面沉积一定厚度的氧化锌薄膜作为种子层，继而用水热法在种子层表面沿垂直方向生长氧化锌纳米棒阵列。

(2)配置一定浓度的银纳米线溶液，用抽滤成膜的方式，将银纳米线负载到长有氧化锌纳米棒阵列的金属丝织物表面。

(3)转移单层石墨烯薄膜浮于水面，继而用修饰好的金属丝织物从水中捞取石墨烯薄膜，使其覆盖在织物表面，然后烘干，器件便制备完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：1)传统方法是先制备基于金属丝的纤维状探测器，然后再编织成织物，势必会破坏表面的半导体活性材料，并且无法做到高密度编织。而本发明在已经高密度、有序编织好的金属丝织物上生长半导体材料，实现了探测器活性层的有效编织，继而组装成探测器织物，对半导体材料本身没有任何损坏作用，确保了制备出来的探测器织物的性能。2)本发明使用的银纳米线不仅作为导电通道，并且利用其表面等离子共振特性近场增加氧化锌从而进一步提升了探测的性能。3)本发明制备的探测器织物，柔性非常好，大幅度弯曲下仍可有效地工作，多次弯曲后性能基本不变，而传统的纤维状光探测器柔性较差。

附图说明

图1为本发明基于氧化锌纳米棒阵列/银纳米线/石墨烯多层结构的紫外光探测器织物的结构示意图。

图2为本发明基于氧化锌纳米棒阵列/银纳米线/石墨烯多层结构的紫外光探测器织物的制备流程示意图。

图3为本发明中实施例1所制备的基于氧化锌纳米棒阵列/银纳米线/石墨烯多层结构的紫外光探测器织物的形貌图像。其中图(a)为制备的探测器织物的光学照片，图(b)为探测器织物的微观结构SEM俯视图，图(c)为SEM侧视图，图(d)为镍丝交界处的SEM截面图，图(e)为截面处放大的SEM图。

图4为本发明中实施例1所制备的基于氧化锌纳米棒阵列/银纳米线/石墨烯多层结构的紫外光探测器织物在无光和波长365nm的紫外光照射下的电流与电压关系特性曲线。

图5为本发明中实施例1所制备的基于氧化锌纳米棒阵列/银纳米线/石墨烯多层结构的紫外光探测器织物在波长365nm、光能量为1.55mW/cm²的紫外光照射、1V偏压时不同弯曲角度下的光响应曲线。