利用含半导体颗粒复合膜中电容变化的可拉伸光电探测器

摘要： 传统光电探测器（PD）通过直接接触半导体的电极来测量光电流——该电流由半导体受光照激发产生的电子-空穴对分离形成。这类器件通常需要采用真空蒸镀成膜、光刻蚀刻精细图案化等复杂精密工艺制造。此外，PD存在电极与半导体接触质量易受外力影响的缺陷。这些问题使得基于传统传感机制的机械柔性器件难以实现。受某些半导体在光子能量大于等于其带隙的光照下介电特性会发生变化这一现象启发，我们报道了一种结构简单的光电探测器：该器件由半导体颗粒-聚合物复合层构成，两侧为相对设置的透明电极。为实现这一设计，我们合成了兼具透明性与延展性的聚氨酯-脲（PUU）聚合物（该材料与用于制备柔性电极的银纳米线（AgNWs）和聚二甲基硅氧烷（PDMS）具有良好的兼容性），并将硫化锌掺铜（ZnS:Cu）颗粒分散于PUU中形成传感层。最终制得的复合结构被两侧基于AgNWs的透明电极包裹，既透明又可延展——即便器件被拉伸或切断一半，当受到波长420纳米、功率1.2毫瓦/平方厘米的光照时，复合层形成的电容仍会产生灵敏变化。