低溫脈衝輻照技術(shù)助力柔性光電器件
金屬無(wú)機(jī)化合物薄膜的合成通常需要高溫通理，這阻礙了其在柔性基底上的應(yīng)用。最近，香港城市大學(xué)（香港城大）的研究團(tuán)隊(duì)提出了脈衝輻照技術(shù) (pulse irradiation technique)，該技術(shù)在超低溫條件下以極短的時(shí)間合成各種薄膜。這種策略有效地解決了傳統(tǒng)高溫合成帶來(lái)的兼容性和成本問(wèn)題，而製備的熱電薄膜在可見(jiàn)光和近紅外光譜範(fàn)圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的光電性能，對(duì)可穿戴的電子產(chǎn)品和集成光電路具有良好的前景。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的香港城大協(xié)理副校長(zhǎng)（企業(yè)）、材料科學(xué)及工程學(xué)系何頌賢教授指出：「可擴(kuò)展的薄膜製備是滿足下一代光電子設(shè)備需求的關(guān)鍵。我們?cè)谶@項(xiàng)工作中取得的進(jìn)展巧妙地避開(kāi)了傳統(tǒng)薄膜製備技術(shù)帶來(lái)的困難，使其在實(shí)際應(yīng)用中更具廣泛適用性。」
這項(xiàng)研究中開(kāi)發(fā)的低溫合成技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在於其可應(yīng)用於各種柔性基底。此外，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象，即這些基板的熱效應(yīng)會(huì)影響到所得熱電薄膜的光電響應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)寬光譜探測(cè)能力開(kāi)闢了新的途徑。
柔性光電器件的迫切需求推動(dòng)了對(duì)高通能和低加工溫度的先進(jìn)技術(shù)的需求。然而，當(dāng)需要晶體薄膜時(shí)，通常需要額外的高溫處理。這種要求在與熱不穩(wěn)定的襯底和其他器件組件結(jié)合時(shí)會(huì)帶來(lái)重大挑戰(zhàn)。
為解決這個(gè)難題，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新穎的脈衝輻照合成方法，可以實(shí)現(xiàn)低加工溫度和超短的反應(yīng)時(shí)間，超越了傳統(tǒng)技術(shù)的限制。
隨著研究提出了一種新的低溫製備金屬硫化物薄膜的方法，光熱電探測(cè)器在適合的柔性基底上能夠?qū)崿F(xiàn)更高的性能。為熱成像方面的應(yīng)用提供更多的可能性，例如安防監(jiān)控、火災(zāi)檢測(cè)、軍事監(jiān)視等領(lǐng)域。此外，光熱電效應(yīng)可以將看不見(jiàn)的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，因此在高速通信和光信號(hào)處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。
展望未來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)未來(lái)的計(jì)劃主要包括優(yōu)化性能和調(diào)整參數(shù)，拓展材料體系，以及探索實(shí)際應(yīng)用的集成和可行性。這些努力旨在進(jìn)一步提高低溫合成金屬無(wú)機(jī)化合物薄膜的潛力，為實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的柔性光電器件鋪平道路。
研究成果已在《Nature Communications》（自然 – 通訊） 上發(fā)表，題為 <Pulse irradiation synthesis of metal chalcogenides on flexible substrates for enhanced photothermoelectric performance>。
如有查詢，歡迎聯(lián)絡(luò)城大協(xié)理副校長(zhǎng)（企業(yè)）、材料科學(xué)及工程學(xué)系何頌賢教授 （電郵：johnnyho@cityu.edu.hk）。