【摘要】：可延展柔性無機器件近年來成為新型信息器件的研究熱點,在柔性襯底上實現(xiàn)不同功能器件的集成可以使傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件具備可彎曲和可延展特性。柔性傳感器作為可延展柔性無機器件的重要功能單元已成為發(fā)展柔性器件的關(guān)鍵技術(shù),因此制備高性能的柔性無機傳感器有利于推動柔性無機器件在醫(yī)療、健康、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的發(fā)展。特別是基于碳納米管和石墨烯等低維納米碳材料的柔性傳感器,既能夠?qū)崿F(xiàn)柔性,又具備低維納米碳材料良好的力學(xué)性能和電學(xué)性能。因此本論文基于低維納米碳材料設(shè)計和制備了光電傳感器件,對器件性能進行了測試和分析,并利用氧化鋅納米顆粒的表面修飾等手段對器件的光電性能進行了調(diào)制。首先,在實現(xiàn)了碳納米管的化學(xué)氣相沉積法陣列化生長和碳納米管分散溶液制備的基礎(chǔ)上,通過旋涂碳納米管分散液的方式實現(xiàn)了碳納米管與聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性基底的集成。進一步通過在集成了碳納米管的PDMS基底上旋涂氧化鋅納米顆粒分散液實現(xiàn)了碳納米管與氧化鋅納米顆粒的復(fù)合。器件的導(dǎo)電性測試表明復(fù)合后的功能層不具有良好的導(dǎo)電性。通過對復(fù)合材料表面形貌的表征和分析,觀察到由于PDMS基底的疏水特性,碳納米管會在基底上產(chǎn)生團聚,破壞了導(dǎo)電性。鑒于石墨烯所具有的大比表面積等表面特性,本文在第二部分的工作中利用石墨烯來克服PDMS基底疏水性導(dǎo)致的納米碳材料團聚的問題。在通過將石墨烯分散液旋涂至PDMS基底,實現(xiàn)PDMS基底上形成均勻石墨烯層的基礎(chǔ)上,通過氧化鋅納米顆粒修飾的方法提高了材料的光響應(yīng)特性,避免了由石墨烯特殊的零帶隙能帶結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的光響應(yīng)不強的問題。最終利用納米氧化鋅修飾的石墨烯/PDMS結(jié)構(gòu)設(shè)計并制備了柔性光電傳感器。對納米氧化鋅、石墨烯、納米氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料三種材料從可見光波長部分(532nm)至紅外光波長部分(980nm)的光照響應(yīng)測試結(jié)果表明,納米氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的光響應(yīng)特性在532 nm至980 nm光波長范圍內(nèi)相對于單獨的納米氧化鋅與石墨烯均有明顯的響應(yīng)幅度提升,其響應(yīng)幅度為單獨石墨烯的50倍以上。測試結(jié)果證明了納米氧化鋅與石墨烯之間的相互作用在提升復(fù)合材料光響應(yīng)性能上起著非常重要的作用。進一步地,對納米氧化鋅修飾的石墨烯/PDMS結(jié)構(gòu)構(gòu)成的光電傳感器的光電響應(yīng)性能測試表明,光的波長和功率對傳感器的響應(yīng)幅度有著明顯的影響。結(jié)合納米氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)以及光吸收特性,對器件的光響應(yīng)機理進行了分析和討論,得出石墨烯與納米氧化鋅之間的表面效應(yīng)在器件的光電響應(yīng)中扮演著非常重要的角色。這部分工作表明,基于納米氧化鋅/石墨烯復(fù)合材料的光電傳感器是一種具有良好性能,同時制備成本低廉的柔性光電傳感器,在可穿戴電子中具有潛在的應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB332

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2574710