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超细硒化锑纳米线的控制制备及其作为柔性光探测器的应用

半导体纳米线具有长径比高、各向异性特点明显,其低维和空间限域特性有利于电子与空穴能态保持分离、有利于载流子低散射传输,能够有效延长载流子寿命,常常显示出较为优良的光电性能。同时,纳米线还具有良好的机械柔韧性能,适用于微型柔性光电器件的设计与制备。Sb2Se3是典型的V-VI族化合物半导体,其化学性质稳定、且带隙宽度较窄(1.21 eV),是重要的可见-近红外光区域光电材料。目前,Sb2Se3纳米线的制备可通过多种途径实现,然直径小于20 nm的Sb2Se3纳米线及其柔性光探测器尚未见文献报道。

超细硒化锑纳米线的控制制备及其作为柔性光探测器的应用

中国科学技术大学杨晴研究组利用聚合物辅助的溶剂热合成方法首次制备出直径小于20 nm的Sb2Se3超细纳米线,并通过简单滴涂工艺可将该超细纳米线组装成响应性能优越的柔性可见光探测器。

为实现Sb2Se3超细纳米线择优取向生长,研究中利用芳基取代分子前体作为反应前驱源、以无水乙醇和油胺作为反应介质、通过聚合物聚乙烯吡咯烷酮辅助的溶剂热反应,成功制备出直径为10-20 nm、长度可达30 μm的Sb2Se3超细纳米线,该纳米线取向一致、并具有单晶特性。同时,通过简单滴涂工艺、分别以PET塑料薄膜和普通打印纸为基底成功组装出基于Sb2Se3超细纳米线的柔性可见光探测器。其中,以PET为基底的柔性光探测器在光照强度为23.8 mW/cm2时其电流开/关比为19,其电流上升和下降时间分别为0.18和0.20 s;以普通打印纸为基底的柔性光探测器在光照强度为31.3 mW/cm2时其电流开/关比为16,其电流上升和下降时间分别为0.22和0.25 s。此外,系列弯曲(0 − ±75°)光电性能测试显示,两种柔性光探测器均具有较高的柔韧性和机械稳定性能。纳米线的单晶特性及其与Cu/Au电极间的良好欧姆接触保证了该纳米线柔性光探测器的优越性能。

相关研究结果发表在Advanced Science上(DOI: 10.1002/advs.201500109)。


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