一种人造眼睛薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于光源检测技术领域，涉及一种人造眼睛薄膜及其制备方法，能够实现对三维曲面的图像捕获。本发明专利技术包括透明柔性衬底、钙钛矿

【技术实现步骤摘要】
一种人造眼睛薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于光源检测
，涉及一种人造眼睛薄膜及其制备方法，能够实现对三维曲面的图像捕获。

技术介绍

[0002]光的检测一直是重要的研究领域之一，对于所发光形状的检测更是有着广泛的应用前景。钙钛矿材料是一种较为先进的光电子器件材料，具有较好的带隙与相应速度，有着良好的光响应特性，在光学探测器领域被广泛利用。并在曲面上也能发挥良好的效果。采用钙钛矿作为人造眼睛材料有着较为广阔的前景。
[0003]目前，钙钛矿柔性眼睛的实际应用主要面临两大难题：一、识别像素较低；二、器件稳定性较差。在用钙钛矿制备人造眼睛的过程中，由于钙钛矿与光刻技术难以兼容，人造眼睛像素点的制备只能液体法制备，使得利用钙钛矿制备的人造眼睛的像素点较大，相同面积的分辨率较低。而且，由于钙钛矿本身较差的稳定性限制了钙钛矿的更大范围的应用，钙钛矿容易经历相变，由于其化合物在环境条件下分解或受温度变化的影响。
[0004]聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)是应用广泛的交联剂，在医学领域中的生物材料，体内药物递送和可生物降解网络等研究中被广泛应用，其本身具有一定的光固化特性，在紫外光的照射下，会固化成不溶于水的固体。在现有研究中，有利用其特性制备无毒、稳定的钙钛矿光学探测器件，但制备的器件结构简单，无法做到图像识别与弯曲等功能。但其光固化能力有在光刻领域应用前景。
[0005]在现有技术中，《Ultrathin and Conformable Lead Halide Perovskite Photodetector Arrays for Potential Application in Retina
‑
Like Vision Sensing》文中提到钙钛矿制备的人造眼睛，但受制于钙钛矿无法进行高精度的形状刻画，只能通过滴铸法制备像素点较大的器件，《Nanometer
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Thick Cs2SnI6Perovskite
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Polyethylene GlycolDimethacrylate Composite Films for Highly Stable Broad
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Band Photodetectors》文中利用了钙钛矿
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聚乙二醇二甲基丙烯酸酯混合材料制备光传感器，该器件可以检测光照强度，但不具备柔性与图案化能力，因此，利用PEGDMA材料使钙钛矿材料具有光刻能力从而制备精度更高光学眼睛器件成为了可能。

技术实现思路

[0006]为解决上述为问题，本专利技术提供一种能够通过光刻制造的人造眼睛的结构及其制备方式，具有分辨形状能力强，较高的柔性，反应灵敏，强度高，体积小，重量轻和性质稳定的优点。
[0007]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0008]一种人造眼睛薄膜，包括透明柔性衬底、钙钛矿
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PEGDMA感光阵列、金属电极及其电路和透明柔性薄膜封装；所述的钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列位于透明柔性衬底上表面，所述的金属电极及其电路镀在钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列上，透明柔性薄膜封装在钙钛矿
‑
PEGDMA
感光阵列上表面对整个装置进行封装。
[0009]所述的钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列的材质为Cs2SnI6‑
PEGDMA或CsPbI3‑
PEGDMA；其中，钙钛矿为Cs2SnI6或CsPbI3，为实现其制备过程中具有光固化特点，将钙钛矿与连结剂PEGDMA混合。
[0010]所述的透明柔性衬底与透明柔性薄膜封装通常选用有一定强度的透明柔性有机聚合物材料，如聚(甲基丙烯酸甲酯)
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聚(丙烯酸正丁酯)
‑
聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA
‑
PnBA
‑
PMMA)、聚对二甲苯
‑
c薄膜。
[0011]所述的金属电极及其电路中电极材料为Ag、Au或pt，最优选的材料为Au。
[0012]所述的人造眼睛薄膜的厚度为2～3μm，更优选的，厚度为2.4μm。
[0013]所述的钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列的高度为50～300nm。
[0014]所述的金属电极及其电路中电极的厚度为30nm～100nm。
[0015]所述的透明柔性衬底与透明柔性薄膜封装的厚度为1μm～1.5μm。
[0016]上述的钙钛矿人造薄膜的制备方法，所述方法步骤为：
[0017]步骤1：清洗基底：采用标准清洗工艺清洁待用。
[0018]步骤2：在基底上沉积一层牺牲层，如右旋糖酐，以便最后将柔性器件取下。
[0019]步骤3：在牺牲层上沉积一层透明柔性衬底，作为支撑基板与封装。
[0020]步骤4：在透明柔性衬底上制备感光阵列，该层制备包含以下部分：
[0021](1)将钙钛矿与连结剂充分混合，并在透明柔性衬底上进行旋涂，获得一层钙钛矿的紫外光固化聚合物。
[0022](2)以紫外光透过掩模板照射制备的钙钛矿的紫外光固化聚合物，使每个像素点固化。
[0023](3)用有机溶剂洗去未固化区域的紫外光固化聚合物，余下部分为所光刻的钙钛矿层，获得钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列。
[0024]步骤5：在钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列上沉积一层金属电极，沉积时使用掩模板，同时形成相应的电路。
[0025]步骤6：在钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列上方沉积一层透明柔性薄膜封装。
[0026]步骤7：将整个器件从基底上取下。
[0027]所述步骤(1)中，选用的基底可以是硅、二氧化硅或聚酰亚胺薄膜。超声清洗时间为10～20min，超声频率为40～100Hz。更优选的，所述超声清洗时间为15min，超声频率为70Hz。
[0028]所述步骤(2)中，牺牲层的采用右旋糖酐溶解在去离子水中，溶解后右旋糖酐的浓度为(1/6g～2/3)/ml，搅拌至完全溶解，将其均匀铺在基底表面，在65℃～100℃的条件下烘干。
[0029]所述步骤(3)与(6)中，如果透明柔性衬底与透明柔性薄膜封装材质选用PMMA
‑
PnBA
‑
PMMA，则将其在70℃～90℃条件下溶解在2
‑
乙基
‑1‑
己醇或正丁醇中，质量分数为10％～40％，随后将其平铺在葡聚糖表面待其凝固成凝胶；更优选的，质量分数选择30％；如果选用聚对二甲苯
‑
c薄膜，则采用真空沉积技术，在165℃～175℃的温度蒸发沉积。
[0030]所述步骤(4)中，其中，所述钙钛矿分别为CsPbI3或Cs2SnI6；其对应的前聚体分别为CsI、PbI2和HI，以及CsI和Sn本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人造眼睛薄膜，其特征在于，所述的人造眼睛薄膜包括透明柔性衬底、钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列、金属电极及其电路和透明柔性薄膜封装；所述的钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列位于透明柔性衬底上表面，所述的金属电极及其电路镀在钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列上，透明柔性薄膜封装在钙钛矿
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PEGDMA感光阵列上表面对整个装置进行封装。2.根据权利要求1所述的一种人造眼睛薄膜，其特征在于，所述的钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列的材质为Cs2SnI6‑
PEGDMA或CsPbI3‑
PEGDMA。3.根据权利要求1或2所述的一种人造眼睛薄膜，其特征在于，所述的透明柔性衬底与透明柔性薄膜封装的材质为PMMA
‑
PnBA
‑
PMMA或聚对二甲苯
‑
c薄膜。4.根据权利要求1或2所述的一种人造眼睛薄膜，其特征在于，所述的金属电极及其电路中电极材料为Ag、Au或pt。5.根据权利要求3所述的一种人造眼睛薄膜，其特征在于，所述的金属电极及其电路中电极材料为Ag、Au或pt。6.根据权利要求1或2或5所述的一种人造眼睛薄膜，其特征在于，所述的人造眼睛薄膜的厚度为2～3μm，所述的钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列的高度为50～300nm；所述的金属电极及其电路中电极的厚度为30nm～100nm；所述的透明柔性衬底与透明柔性薄膜封装的厚度为1μm～1.5μm。7.根据权利要求3所述的一种人造眼睛薄膜，其特征在于，所述的人造眼睛薄膜的厚度为2～3μm，所述的钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列的高度为50～300nm；所述的金属电极及其电路中电极的厚度为30nm～100nm；所述的透明柔性衬底与透明柔性薄膜封装的厚度为1μm～1.5μm。8.根据权利要求4所述的一种人造眼睛薄膜，其特征在于，所述的人造眼睛薄膜的厚度为2～3μm，所述的钙钛矿
‑
PEGDMA感光阵列的高度为50～300nm；所述的金属电极及其电路中电极的厚度为30nm～100nm；所述的透明柔性衬底与透明柔性薄膜封装的厚度为1μm～1.5μm。9.权利要求1
‑
8任意所述的钙钛矿人造薄膜的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：清洗基底；步骤2：在基底上沉积一层牺牲层；步骤3：在牺牲层上沉积一层透明柔性衬底，作为支撑基板与封装；步骤4：在透明柔性衬底上制备感光阵列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕胜，金琳泽，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：