一体化柔性滤纸基铌酸钙紫外探测器及其制备方法与用途与流程

1.本发明属于柔性光电探测器技术领域，更具体的涉及一体化柔性滤纸铌酸钙紫外探测器及其制备方法。


背景技术：

2.当前高度智能化和集成化设备的发展取得了巨大进步，科学和技术有望以不同形式的可穿戴设备应用于日常生活中。其中光电探测器将光转换为其他信号，广泛应用于臭氧传感、火焰探测、医学成像、忆阻器、天文探测等领域。将此类设备应用于可穿戴设备上，利用光电探测原理来满足实际要求，也为实现智能监控提供了机会。一般采用两种方法来实现可穿戴/灵活的光电探测器。a选择固有的柔性材料，如聚合物、纸、纤维和超薄半导体层。b对材料进行修改以形成柔性结构或增加材料的柔性，如皱折和螺旋结构。然而目前柔性光电探测器的构筑方法通常都是通过柔性衬底来实现的。我们需要在探索合适的材料、设计新颖的结构、高效的制造方法方面继续探索研究。
3.kca2nb3o
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是一种n型半导体，具有层状钙钛矿结构，它由带负电荷的nbo6片组成，相邻的两层之间由一层k 离子隔开。特别令人感兴趣的是经过固相反应-质子化-液相剥离的二维钙钛矿型铌酸钙(ca2nb3o
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)纳米片。这些ca2nb3o
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纳米片已被证明是一种优良的材料，广泛应用于电介质、铁电体、热催化和水分解等领域。然而目前为止，还没有公开的，简单的，可实际应用的方法来实现柔性ca2nb3o
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纳米片光电探测技术应用。因此，探索一种基于ca2nb3o
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纳米片的柔性高效光电探测器技术具有重要意义。


技术实现要素：

4.为了获得一体化柔性可穿戴ca2nb3o
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纳米片紫外探测器，本发明设计了一种用柔性滤纸为载体，自带弯曲特性的ca2nb3o
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纳米片与滤纸孔洞完美地结合在一起，实现一体化柔性滤纸ca2nb3o
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纳米片紫外探测器。本发明制备工艺流程简单、成本低、同时该器件具有良好的柔性光电性能，提供了一体化柔性光电器件构筑的新方法。
5.为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：一种一体化柔性滤纸基铌酸钙紫外探测器，由二维钙钛矿型铌酸钙纳米片填充在滤纸孔洞形成一体化滤纸铌酸钙，最后在一体化滤纸铌酸钙表面蒸镀电极而成。
6.优选地，所述滤纸为常规商用的通用滤纸。
7.根据本发明的第二个方面，所述一体化柔性滤纸基铌酸钙紫外探测器制备方法，包括如下步骤：
8.(a)制备二维钙钛矿型铌酸钙纳米片的水溶液；
9.(b)以滤纸为滤膜，将铌酸钙纳米片溶液通过抽滤获得滤纸铌酸钙复合膜；
10.(c)将滤纸铌酸钙复合膜放置在干燥器中过夜，然后揭掉表面一层铌酸钙薄膜，即获得一体化滤纸铌酸钙；
11.(d)构筑一体化滤纸铌酸钙紫外探测器，并测试该器件的柔性光电性能。
12.优选地，步骤(a)所述二维钙钛矿型铌酸钙纳米片通过固相反应-质子化-液相剥离方法制备而成，并将其放置在去离子水中，获得铌酸钙纳米片溶液。获得的二维钙钛矿型铌酸钙纳米片面积大、质量高、呈现单层或少层二维钙钛矿型ca2nb3o
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纳米片，。
13.优选地，步骤(b)所述通过抽滤获得滤纸铌酸钙复合膜是指在常压或加压的条件下使二维钙钛矿型铌酸钙纳米片的水溶液中水通过滤纸，二维钙钛矿型铌酸钙纳米片填充在滤纸孔洞形成一体化滤纸铌酸钙。
14.优选地，步骤(c)所述将滤纸铌酸钙复合膜放置在干燥器中过夜，然后揭掉表面一层铌酸钙薄膜，获得一体化滤纸铌酸钙。
15.优选地，步骤(d)所述构筑一体化滤纸铌酸钙紫外探测器是指通过硬掩模版在一体化滤纸铌酸钙表面蒸镀电极构筑光电探测器，通过测试该器件具有优异的柔性紫外光电性能。
16.根据本发明的另一个方面，本发明制备出的一体化滤纸铌酸钙紫外探测器用于柔性可穿戴光电器件。
17.本发明首次实现一体化滤纸铌酸钙紫外探测器同时具有良好的柔韧性和出色的光电性能。该制备方法简单、低成本，具有普适性，本发明具有突出优点：
18.1，本发明制备出的一体化滤纸铌酸钙紫外探测器成本低廉、方法简单、具有普适性。
19.2，首次实现柔性衬底和柔性材料融合一体化，将在柔性可穿戴电子器件方面具有重要的推广和应用价值。
附图说明
20.图1为实施例1制备的二维铌酸钙纳米片的表征图，其中a为扫描电镜图(sem图)；b为原子力显微镜照片图；
21.图2为实施例抽滤后滤纸铌酸钙复合膜图，a为滤纸铌酸钙复合膜通过剥离分别获得铌酸钙薄膜和一体化滤纸铌酸钙，b为一体化滤纸铌酸钙的低倍sem图，c为一体化滤纸铌酸钙的高倍sem图；
22.图3为实施例一体化滤纸铌酸钙柔性测试图；
23.图4为实施例一体化滤纸铌酸钙紫外探测器的柔性光电性能图，其中a为平铺和弯曲下的i-v图，b为平铺和弯曲下的i-t图，c为不同弯曲次数的i-t图。
具体实施方式
24.实施例1
25.(a)通过固相反应-质子化-液相剥离方法获得单层或少层钙钛矿型ca2nb3o
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纳米片，并将其放置在去离子水中，获得ca2nb3o
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纳米片溶液，其中图1为二维钙钛矿型铌酸钙纳米片。
26.图1中a中结果表明获得尺寸较大，相对均匀的ca2nb3o
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纳米片，b中结果表明获得单层或少层的ca2nb3o
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纳米片。
27.(b)将ca2nb3o
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纳米片溶液通过简单的抽滤即获得滤纸铌酸钙复合膜。
28.(c)将滤纸铌酸钙复合膜放置在干燥器中过夜，然后揭掉表面一层铌酸钙薄膜，即
获得一体化滤纸铌酸钙，图2所示。
29.在揭掉表面一层铌酸钙纳米片薄膜后，就可获得一体化滤纸铌酸钙薄膜，通过sem图即可看到铌酸钙纳米片和滤纸融为一体
30.(d)通过硬掩模版在滤纸基表面蒸镀电极构筑一体化滤纸铌酸钙紫外探测器，并测试该器件在柔性状态下的光电性能(图3，光电测试测试为半导体表征系统(keithley 4200)，结果表明该器件具有优异的柔性光电性能，图4所示。即该器件具有较高的光电流1.5na,较大的开光比200，并在弯曲100次后仍然保持其良好的光电性能。
31.图3表明我们首次成功制备一体化滤纸铌酸钙薄膜，图4表明一体化滤纸薄膜具有良好的柔韧性和可弯折性。这将在未来可穿戴柔性电子信息设备中具有巨大的应用前景。
32.实施例2
33.(a)通过固相反应-质子化-液相剥离方法获得单层或少层钙钛矿型铌酸锶(sr2nb3o
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)纳米片，并将其放置在去离子水中，获得sr2nb3o
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纳米片溶液。
34.(b)将sr2nb3o
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纳米片溶液通过抽滤获得滤纸铌酸锶复合膜。
35.(c)将滤纸铌酸锶复合膜放置在干燥器中过夜，然后揭掉表面一层铌酸锶薄膜，即获得一体化滤纸铌酸锶。
36.(d)通过硬掩模版在一体化滤纸铌酸锶表面蒸镀电极构筑一体化滤纸铌酸锶紫外探测器，并测试该器件在柔性状态下的光电性能，结果表明该器件具有优异的柔性光电性能。