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通过喷墨打印氧化锌纳米颗粒/石墨烯杂化材料构建纳米至微米多孔网络用于紫外光电探测器

DOI：10.1021/acsanm.0c00558 期刊：ACS Applied Nano Materials 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 过去十年间，喷墨打印光电探测器备受关注。然而若未经退火、紫外曝光等后处理工艺，器件性能将受到限制。此外，由于低粘度墨液配方的选择有限，通过喷墨打印机调控打印薄膜的表面形貌存在困难。本研究采用通过调节共溶剂蒸汽压与表面张力来控制喷墨打印薄膜形貌的创新理念，在柔性基底上制备出高性能氧化锌基光电探测器。研究发现不同共溶剂体系的溶剂沸点会影响薄膜形貌，进而导致光响应时间和光电探测率产生显著差异：采用低沸点溶剂打印的氧化锌光电探测器因碳残留少而呈现快速光响应特性，高沸点溶剂体系则因形成多孔结构而具有更高光电探测率。这种多孔结构通过气液表面张力差与固液表面张力差共同形成，其孔隙尺寸可根据两种溶剂或两种纳米材料的配比调控，范围从纳米级至微米级。此外，石墨烯的导电特性增强了光生载流子的传输行为，在无需使用高沸点溶剂的情况下，实现了兼具高光电响应度（7.5×102 AW?1）与快速光响应（0.18秒）的高性能光电探测器。
作者： Hanleem Lee，William Harden-Chaters，Soo Deok Han，Shijie Zhan，Benxuan Li，Sang Yun Bang，Hyung Woo Choi，Sanghyo Lee，Bo Hou，Luigi G. Occhipinti，Jong Min Kim
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一种新方法来控制无机墨水的可印刷性，通过使用低沸点共溶剂墨水溶液调控喷墨打印纳米粒子薄膜的表面形貌，从而实现高性能无机印刷光电探测器（PD）。

研究成果

该研究成功展示了一种利用低沸点共溶剂墨水溶液调控喷墨打印纳米粒子薄膜表面形貌的新方法，从而制备出具有增强光响应度和快速光响应时间的高性能氧化锌基光电探测器。通过表面张力差异形成的多孔结构显著提升了器件性能。

研究不足

该研究的局限性在于：使用低粘度墨水溶液控制薄膜形貌存在挑战，且需通过后处理才能实现最佳器件性能。此外，采用高沸点溶剂可能导致残留溶剂问题，从而影响器件稳定性和性能。

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