本发明属于半导体探测材料及其制备，具体涉及一种大面积的类蜂窝状硫化铋柔性薄膜的制备方法及其在光电探测器中的应用。
背景技术：
1、随着现代科技的发展，人们对可穿戴设备和可折叠显示器等的需求不断增加。作为这些柔性设备的核心部件，柔性光电探测器由于其灵活、可折叠和轻便的特点，受到越来越多的关注。然而目前大多数柔性光电探测器件是通过在柔性衬底上涂覆或转移光电材料来实现的，其中，涉及到的旋涂和转移工艺操作复杂，并且转移过程会不可避免的对材料造成损坏。这类器件可能存在材料与衬底之间粘结不良的问题，限制了它们在多次弯曲或长时间连续弯曲状态下的探测能力，进而制约了柔性光电探测器在实际应用中的机械稳定性和弯曲耐久性。此外，大多数用作光活性层的柔性材料由二维或三维结构单元组成，与一维结构相比，这不利于高速柔性光电探测器的获得。并且相比较微米尺度的材料来说，通常具有较大的横向尺寸，超过厘米尺度的薄膜材料易于实现大规模的器件集成。因此迫切需要找到一种可以直接生长在衬底并具有快速电子传递通道的柔性薄膜材料。众所周知，一维结构具有大的表面体积比和直接的电子传输途径等优点，可以缩短载流子传递时间。特别是由相互交织的一维结构单元组成的蜂窝状连续薄膜，其不仅具有高导电性网络，有利于柔性器件在长时间连续弯曲状态下实现快速探测和稳定运行。考虑到三角形是多边形中最稳定的形状，它能够增强网络结构的稳定性，在受到外力时可以有效地分散外部应力，具有极高的机械稳定性。因此，由三角形结构单元组成的蜂窝状薄膜有望在稳定和高性能的柔性光电探测器中发挥重要的应用价值。
2、作为一种新兴的窄带隙材料，bi2s3具有理想的载流子迁移率、高的光吸收系数、环保无毒、资源丰富和成本低等优点。此外，bi2s3由链状(bi4s6)n带组成，并且具有各向异性，这通常使bi2s3生长成具有直接的电荷传输途径，较大的表面体积比和纵横比的一维纳米结构，其被认为是一种非常有前途的光电材料。然而，目前报道的bi2s3光电探测器都是基于单根纳米线或纳米带构建的，关于由一维纳米结构组装的蜂窝状bi2s3柔性薄膜的柔性探测性能的研究尚未见报道。因此，制备具有高柔性的蜂窝状bi2s3柔性薄膜是非常有意义的，也是一项巨大的挑战。因此，有必要开发由一维三角结构单元组成的大面积bi2s3柔性薄膜，进而构筑高性能的柔性光电探测器。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种大面积的类蜂窝状硫化铋柔性薄膜的制备方法及其在光电探测器中的应用。本发明采用化学气相沉积技术制备出了大面积的类蜂窝状bi2s3柔性薄膜，并基于其设计了柔性宽光谱光电探测器。本发明采用的方法具有操作简单、环境友好和成本低等优点，适合大规模工业化生产，在光电领域具有很高的应用前景。
2、为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
3、一种大面积的类蜂窝状硫化铋柔性薄膜的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一、通过双面胶带将云母一面固定，利用手术刀片从另一面逐层剥离云母，直至获得极薄的具有优异柔性的云母层作为衬底；
5、步骤二、将衬底的新鲜剥离面朝上置于石英管内气流方向的下游区域，氧化铋和硫粉作为前驱体源分别放置在石英舟中，然后将硫粉放置在石英管内气流方向的上游区域，将氧化铋置于石英管中衬底和硫粉的中间区域并位于管式炉的加热中心；
6、步骤三、将石英管密封并抽真空状态，随后持续通入15min氩气净化石英管；
7、步骤四、通入载气使石英管内达到特定压强，待石英管内压强稳定一段时间后，设置升温速率、反应温度及反应时间，设定完程序后开始进行反应；
8、步骤五、反应结束并自然冷却至室温，将样品取出，即得到大面积的类蜂窝状bi2s3柔性薄膜。
9、进一步的，步骤一中，衬底的厚度约为50μm-200μm。
10、进一步的，步骤二中，衬底的位置距离石英管的出气口22-27cm，硫粉的位置距离石英管的进气口27-30cm。
11、进一步的，步骤四中，载气为氩气或氮气，气体通入流量为10-100sccm，压强为50-120pa，石英管内压强稳定时间为10-30min。
12、进一步的，步骤四中，升温速率为15-25℃/min，反应温度为550-620℃，反应时间为1-15min。
13、一种所述的制备方法制备的类蜂窝状硫化铋柔性薄膜的应用，所述类蜂窝状硫化铋柔性薄膜用于光电探测器中，制备得到柔性宽光谱光电探测器。
14、进一步的，所述柔性宽光谱光电探测器还包括金属电极，所述金属电极通过掩膜板直接沉积在类蜂窝状硫化铋柔性薄膜的表面。
15、进一步的，所述金属电极包括au电极、cu电极，ag电极，cr电极或ni电极。
16、进一步的，所述金属电极的厚度为30-100nm，宽度为20-200μm。
17、进一步的，所述金属电极的沉积方式包括电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射技术沉积。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19、本发明通过低压化学气相沉积法制备了大面积的类蜂窝状bi2s3柔性薄膜，该柔性薄膜由稳定的三角形单元结构排列组成，使其呈相互连接的网络结构。其中，三角形单元结构由规则排列的一维纳米带相互交织而成。本发明方法工艺简单、重复性好，成本低廉且环境友好，适用于大规模工业化生产。基于大面积的类蜂窝状bi2s3柔性薄膜设计了工艺简单的柔性宽光谱光电探测器。所制备的探测器均能实现对紫外、可见和红外光的探测，并且在弯曲条件下具有高的响应度、快速的响应特性以及优异的稳定性。更重要的是，该器件不经过任何封装并在空气中连续弯曲一周后仍展现出了优异的循环稳定性和空气稳定性。此外，bi2s3薄膜探测器也具有良好的柔性成像能力。本发明实现了由稳定性较强的三角形单元结构组成的大面积的类蜂窝状bi2s3柔性薄膜的制备，同时基于其制备的bi2s3柔性宽光谱光电探测器表现出了优异的探测性能和图像识别能力，这对柔性宽光谱光电器件的进一步发展具有重要的意义。
1.一种大面积的类蜂窝状硫化铋柔性薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一中，衬底的厚度约为50
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，衬底的位置距离石英管的出气口22-27cm，硫粉的位置距离石英管的进气口27-30cm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤四中，载气为氩气或氮气，气体通入流量为10-100sccm，压强为50-120pa，石英管内压强稳定时间为10-30min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤四中，升温速率为15-25℃/min，反应温度为550-620℃，反应时间为1-15min。
6.一种权利要求1-5任一权利要求所述的制备方法制备的类蜂窝状硫化铋柔性薄膜的应用，其特征在于：所述类蜂窝状硫化铋柔性薄膜用于光电探测器中，制备得到柔性宽光谱光电探测器。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述柔性宽光谱光电探测器还包括金属电极，所述金属电极通过掩膜板直接沉积在类蜂窝状硫化铋柔性薄膜的表面。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述金属电极包括au电极、cu电极，ag电极，cr电极或ni电极。
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述金属电极的厚度为30-100nm，宽度为20-200μm。
10.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述金属电极的沉积方式包括电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射技术沉积。
