[发明专利]一种全光二极管及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种全光二极管，其特征在于：所述全光二极管中含有二维层状材料Mxenes层、纳米氧化锌层和衬底；所述纳米氧化锌层附着在衬底上，所述二维层状材料Mxenes层附着在纳米氧化锌层上；所述全光二极管是基于二维层状材料Mxenes和纳米氧化锌复合薄膜的全光二极管；

所述全光二极管利用二维层状材料Mxenes的饱和吸收特性以及纳米氧化锌的反饱和吸收特性，光从所述薄膜的正向和反向入射时其透过率改变了32％，实现了输入光的正向导通，反向截止效果。

2.如权利要求1所述的全光二极管，其特征在于：所述二维层状材料Mxenes横向尺寸大于100nm，厚度为5-15nm，所述纳米氧化锌粒径为30±10nm。

3.如权利要求2所述的全光二极管，其特征在于：所述二维层状材料Mxenes包括碳化钛纳米片、碳化铌纳米片、碳化钒纳米片、碳化钼纳米片中的至少一种。

4.如权利要求1所述的全光二极管，其特征在于：所述二维层状材料Mxenes的层数为1-10层；所述二维层状材料Mxenes的总厚度为50～100nm；所述纳米氧化锌层的厚度为50～100nm。

5.如权利要求1所述的全光二极管，其特征在于：纳米氧化锌层通过范德华力附着在所述衬底表面；二维层状材料Mxenes层通过范德华力附着在纳米氧化锌层上。

6.如权利要求5所述的全光二极管，其特征在于：所述衬底包括光纤端面、双面抛光蓝宝石、柔性透明衬底和透明玻璃中的至少一种。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述全光二极管的制备方法，其特征在于，包括：

将纳米氧化锌和二维层状材料Mxenes分别与溶剂混合，经过搅拌和超声分散后，得到用于全光二极管的薄膜旋涂溶液，其中所述二维层状材料Mxenes化学通式为M_n+1X_n所述n为1～3，所述M代表过渡金属，所述X代表碳或氮，所述纳米氧化锌和二维层状材料Mxenes在所述薄膜旋涂溶液中质量浓度均为4.5～5.5mg/mL。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述薄膜旋涂溶液中溶剂为含有稳定剂的乳酸乙酯，所述稳定剂的质量与所述乳酸乙酯的质量比为(0.03-0.06)：1。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯中的至少一种。

10.一种如权利要求1-6任意一项所述全光二极管的应用，其特征在于：所述应用包括将其用于全光通信、光纤光子学和全光信号处理中的至少一个领域。