表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件的构筑方法与流程

本发明属于光伏器件领域，具体涉及一种表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件的构筑方法。

背景技术：

近年来，科研人员致力于开发柔性电子产品，希望其可以模拟皮肤的功能，并且可以实现健康监测、医学植入等应用。高分子薄膜材料由于理想的柔性和可靠性长期以来是柔性电子材料的选择。随着单原子层无机二维材料制备工艺的发展，单原子层无机二维材料在开发高性能柔性电子器件和光电子器件方面引起高度关注。

在单原子层无机二维材料中，石墨烯因超高载流子迁移率、高热导/电导率、高机械强度、大比较面积、理想的化学稳定性等特点，在柔性光电子器件中光活性层的应用中具有很大优势。尽管纯的石墨烯没有带隙，但是通过物理或化学掺杂打开石墨烯的狄拉克锥，从而实现调控石墨烯的带隙是一种行之有效的方法。

2011年，lemme等人通过加栅压，对所构筑的基底为sio2/si的石墨烯器件中的石墨烯进行电掺杂，使得器件表现出优异的光电响应性能(lemmem.c.etal;gate-activatedphotoresponseinagraphenep-njunction,nanolett.,2011,11:4134–4137)。

2016年，sassi等人将化学气象沉积法生长在铜箔上的石墨烯转移到linbo3晶体上，通过光热电子掺杂，得到了高性能中红外光电探测器(sassiu.etal；graphene-basedmid-infraredroom-temperaturepyroelectricbolometerswithultrahightemperaturecoefficientofresistance,nat.commun.,2016,8:14311)。

2018年，wang等人在用化学气象沉积法生生长石墨烯的过程中，通过在同一刚性基底上分别选区注入n型和p型掺杂离子，很好地构建了无缝石墨烯p-n结阵列，其具有很好的光电响应性能(wangg.etal；seamlesslateralgraphenep–njunctionsformedbyselectiveinsitudopingforhigh-performancephotodetectors,nat.commun.,2018,9:5168)。

石墨烯光电子器件在刚性基底上的构筑工艺已被广泛研究与完善，然而对于构筑柔性石墨烯光电子器件，相关器件构筑工艺仍面临很大挑战，并且对石墨烯的掺杂方法大多数只与刚性基底兼容。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件的构筑方法。

本发明采取以下技术方案实现：一种表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件的构筑方法，其特征在于通过柔性衬底机械剥离化学气相沉积法制备的单层石墨烯的方法，并在石墨烯上修饰半导体量子点，控制器件退火温度和时间，优化半导体量子点与石墨烯之间的范德瓦尔斯接触，成功构筑了表面光伏响应性能理想的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性表面光伏器件，包括如下步骤：

1）将通过化学气相沉积法制备的单层石墨烯样品湿法转移到特种纸上，置于热板上30~60ºc烘60~120s,得到衬底为特种纸的单层石墨烯样品；

2）将压敏胶带贴在步骤1）的单层石墨烯薄膜上，并给压敏胶带施加适当压力，使得压敏胶带与其所覆盖的石墨烯结合牢固；

3）将步骤2）中与石墨烯牢固结合的压敏胶带从特种纸上揭下，即得到在柔性衬底上的单层石墨烯样品；

4）将用溶液法制备的半导体量子点做超声分散处理后滴加在步骤3）中所得样品，再将所得柔性衬底上的半导体量子点/石墨烯杂化薄膜放入烘箱，真空条件下40~70ºc退火1~2小时得到所需产物。

步骤1）湿法转移在特种纸上的石墨烯的烘干温度范围为30~60ºc。

步骤1）湿法转移在特种纸上的石墨烯的烘干时间范围为60~120s。

步骤2）中的柔性基底选为压敏胶带。

步骤4）中真空条件下退火时间为1~2小时，退火温度为40ºc-70ºc。

与现有技术，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种构筑半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性表面光伏器件，在不添加任何表面活性剂的条件下，通过柔性衬底机械剥离化学气相沉积法制备的单层石墨烯的方法，并在石墨烯上修饰半导体量子点，控制器件退火温度和时间，优化半导体量子点与石墨烯之间的范德瓦尔斯接触，成功制备了半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性表面光伏器件该柔性器件，在波长为445nm,510nm,780nm,980nm和1064nm激光的激发下，其位置探测灵敏度分别能够达到10.2mv/mm,26.4mv/mm,25.2mv/mm,21.2mv/mm和13.7mv/mm；此外该柔性器件也表现出很好的光响应循环稳定性。构筑方法简单可控，成本低廉，重复性高，具有重要的应用潜力。

附图说明

图1：实施案例器件1柔性衬底上的石墨烯的拉曼谱图；

图2：实施案例器件1表面光伏响应曲线。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

一种表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件的构筑方法，通过柔性衬底机械剥离化学气相沉积法制备的单层石墨烯的方法，并在石墨烯上修饰半导体量子点，控制器件退火温度和时间，优化半导体量子点与石墨烯之间的范德瓦尔斯接触，成功构筑了表面光伏响应性能理想的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性表面光伏器件，按如下步骤：

1）将通过化学气相沉积法制备的单层石墨烯样品湿法转移到特种纸上，置于热板上30℃烘60s,得到衬底为特种纸的单层石墨烯样品；

2）将压敏胶带贴在该衬底为特种纸的单层石墨烯薄膜上，并给压敏胶带施加适当压力，使得压敏胶带与其所覆盖的石墨烯结合牢固；

3）将步骤2）中与石墨烯牢固结合的压敏胶带从特种纸上揭下，即得到在柔性衬底上的单层石墨烯样品；

4）将用溶液法制备的mos2量子点做超声分散处理后滴加在柔性衬底上的单层石墨烯薄膜样品上，再将所得柔性衬底上的mos2量子点/石墨烯杂化薄膜放入烘箱，真空条件下60℃退火1小时得到所需产物，即可获得表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件。附图1为该器件柔性衬底上石墨烯的拉曼谱图；附图2为器件表面光伏响应曲线。

实施例2：

一种表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件，按下述步骤构筑：

1）将通过化学气相沉积法制备的单层石墨烯样品湿法转移到特种纸上，置于热板上30℃烘60s,得到衬底为特种纸的单层石墨烯样品；

2）将压敏胶带贴在该衬底为特种纸的单层石墨烯薄膜上，并给压敏胶带施加适当压力，使得压敏胶带与其所覆盖的石墨烯结合牢固；

3）将与石墨烯牢固结合的压敏胶带从特种纸上揭下，即得到在柔性衬底上的单层石墨烯样品；

4）将mos2量子点以化学气相沉积法原位沉积在该柔性衬底上的单层石墨烯薄膜样品上，即可获得表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件。

实施例3：

一种表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件，按下述步骤构筑：

1）将通过化学气相沉积法制备的单层石墨烯样品湿法转移到特种纸上，置于热板上30℃烘60s,得到衬底为特种纸的单层石墨烯样品；

2）将压敏胶带贴在该衬底为特种纸的单层石墨烯薄膜上，并给压敏胶带施加适当压力，使得压敏胶带与其所覆盖的石墨烯结合牢固；

3）将与石墨烯牢固结合的压敏胶带从特种纸上揭下，即得到在柔性衬底上的单层石墨烯样品；

4）将mos2量子点以原子层沉积法原位沉积在该柔性衬底上的单层石墨烯薄膜样品上，即可获得表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件。

实施例4：

一种表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件，按下述步骤构筑：

1）将通过化学气相沉积法制备的单层石墨烯样品湿法转移到特种纸上，置于热板上30℃烘60s,得到衬底为特种纸的单层石墨烯样品；

2）将压敏胶带贴在该衬底为特种纸的单层石墨烯薄膜上，并给压敏胶带施加适当压力，使得压敏胶带与其所覆盖的石墨烯结合牢固；

3）将与石墨烯牢固结合的压敏胶带从特种纸上揭下，即得到在柔性衬底上的单层石墨烯样品；

4）将用溶液法制备的zno量子点做超声分散处理后滴加在柔性衬底上的单层石墨烯薄膜样品上，再将所得柔性衬底上的zno量子点/石墨烯杂化薄膜放入烘箱，真空条件下60℃退火1小时；即可获得表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件。

实施例5：

一种表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件，按下述步骤构筑：

1）将通过化学气相沉积法制备的单层石墨烯样品湿法转移到特种纸上，置于热板上30℃烘60s,得到衬底为特种纸的单层石墨烯样品；

2）将压敏胶带贴在该衬底为特种纸的单层石墨烯薄膜上，并给压敏胶带施加适当压力，使得压敏胶带与其所覆盖的石墨烯结合牢固；

3）将与石墨烯牢固结合的压敏胶带从特种纸上揭下，即得到在柔性衬底上的单层石墨烯样品；

4）将zno量子点以原子层沉积法原位沉积在该柔性衬底上的单层石墨烯薄膜样品上，即可获得表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件。

实施例6:

一种表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件，按下述步骤构筑：

1）将通过化学气相沉积法制备的单层石墨烯样品湿法转移到特种纸上，置于热板上30℃烘60s,得到衬底为特种纸的单层石墨烯样品；

2）将压敏胶带贴在该衬底为特种纸的单层石墨烯薄膜上，并给压敏胶带施加适当压力，使得压敏胶带与其所覆盖的石墨烯结合牢固；

3）将与石墨烯牢固结合的压敏胶带从特种纸上揭下，即得到在柔性衬底上的单层石墨烯样品；

4）将用溶液法制备的pbs量子点做超声分散处理后滴加在柔性衬底上的单层石墨烯薄膜样品上，再将所得柔性衬底上的pbs量子点/石墨烯杂化薄膜放入烘箱，真空条件下60℃退火1小时，即可获得表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件。

实施例7:

一种表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件，按下述步骤构筑：

1）将通过化学气相沉积法制备的单层石墨烯样品湿法转移到特种纸上，置于热板上30℃烘60s,得到衬底为特种纸的单层石墨烯样品；

2）将压敏胶带贴在该衬底为特种纸的单层石墨烯薄膜上，并给压敏胶带施加适当压力，使得压敏胶带与其所覆盖的石墨烯结合牢固；

3）将与石墨烯牢固结合的压敏胶带从特种纸上揭下，即得到在柔性衬底上的单层石墨烯样品；

4）将c60溶解于1，2，3-三甲基苯溶剂中做超声分散处理后滴加在柔性衬底上的单层石墨烯薄膜样品上，再将所得柔性衬底上的c60/石墨烯杂化薄膜放入烘箱，真空条件下60℃退火1小时，即可获得表面光伏性能良好的半导体量子点/石墨烯范德瓦尔斯结薄膜柔性器件。