[发明专利]一种阵列铜氧化物半导体传感器及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种阵列铜氧化物半导体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：使用无颗粒铜墨水，将其按照预定图案印制到基材上；

步骤2：在空气或惰性气氛中进行热处理，在基材上得到铜金属图案；

步骤3：使用无颗粒铜墨水，将其按照预定图案印制到步骤2的铜金属图案上；

步骤4：将步骤3中的无颗粒墨水图案在预设氧分压的气氛下进行热处理，在铜金属图案表面，形成铜氧化物纳米纤维阵列，得到阵列铜氧化物半导体传感器；

上述步骤1和步骤3中，所述无颗粒铜墨水包括铜前驱体、络合物和溶剂；所述铜前驱体包括硝酸铜、氧化铜、不含有羟基的脂肪族羧酸铜、芳香族羧酸铜或脂环族羧酸铜中的一种或数种的混合；

上述步骤4中，所述预设氧分压气氛中氧气的分压在21~200 kPa范围内；所述热处理的温度为100~700℃，所述热处理的时间为0.5~30min。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无颗粒铜墨水中各个组分及其质量百分比为：铜前驱体：20~73wt%，络合物：15~60wt%，溶剂：10~51wt%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无颗粒铜墨水还包括助剂；其中，所述助剂的质量百分比为：助剂：0~10wt%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述络合物选自含有1~6个N原子的脂肪胺、含有1~6个N原子的醇胺、含有1~6个N原子的酰胺、含有1~6个N原子的芳香胺、含有1~6个N原子的脂环胺中的一种或数种的混合。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自水、醇类化合物和醚类化合物中的一种或数种的混合。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述助剂选自聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸铵、聚甲基丙烯酸胺、阿拉伯树胶、乙基纤维素、羟甲基纤维素、司班或吐温中的一种或数种的混合。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中使用的无颗粒铜墨水与步骤3中使用的无颗粒铜墨水的组分及含量相同或不同。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，上述步骤1中，所述基材包括但不限于玻璃、单晶硅、聚四氟乙烯（PTFE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚酰亚胺（PI），基材表面为平面、曲面或其他复杂形状。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，上述步骤1和步骤3中，所述的印制方法包括但不限于丝印、喷墨打印、旋涂、喷涂、辊涂。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，上述步骤2中，所述热处理的温度为50~500℃，所述热处理的时间为0.1~60min。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，上述步骤2中，所述空气气氛为常压空气；所述惰性气氛为氩气或氮气。

12.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，上述步骤4中，所述预设氧分压气氛中氧气的分压在95~200kPa范围内；所述热处理的温度为150~600℃，所述热处理的时间为1~20min。

13.一种阵列铜氧化物半导体传感器，所述半导体传感器是采用权利要求1-12中任一项所述的方法制备得到的。

14.权利要求13所述的阵列铜氧化物半导体传感器的用途，其用于检测声、光、热和气氛。

15.如权利要求14所述的用途，其中，所述传感器用于可穿戴设备和柔性电子中。