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  柔性紫外探測器是使用柔性材料作為基底材料，如聚酰亞胺（PI）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）等，此類紫外光探測器具有重量輕、抗沖擊、可彎曲拉伸等特點，使其能滿足各種復雜環境下應用。其憑借優異的光電性能、快速響應能力和出色的機械穩定性，為可穿戴電子設備和復雜環境中的紫外光檢測提供了理想解決方案。通過優化結構設計和材料特性，這類探測器在低功率密度紫外光照射下展現出卓越的光電性能，顯著提升了光生載流子的分離效率和傳輸速率。同時，這些探測器在多次彎曲和大角度彎曲條件下仍保持穩定的檢測能力，為紫外光檢測領域提供了新的技術范式。最終實現了高靈敏度與優異的穩定性，為可穿戴電子設備和便攜式紫外光檢測領域提供了新的應用方向。本文匯總了新疆大學吐爾遜·阿不都熱依木教授課題組在柔性紫外光探測器領域的研究進展。

1.劉一鳴，如仙古麗·加瑪力，吐爾遜·阿不都熱依木^*：基于GQDs的柔性自供電紫外光電探測器：氧化鋅納米花異質結

  2025年2月25日，吐爾遜·阿不都熱依木教授課題組在《Journal of Alloys and Compounds》（中科院二區Top）在線發表題為“Flexible self-powered ultraviolet photodetector based on the GQDs: Zinc oxide nanoflower heterojunction”的研究論文。本文第一作者為2022級在讀碩士研究生劉一鳴，通訊作者為吐爾遜·阿不都熱依木，通訊單位為新疆大學。

  在本工作中，該團隊以PET/ITO為基底，ZnO納米花（ZnO NFs）為光敏層，PEDOS為p型半導體層，通過引入石墨烯量子點（GQDs）構建了一種圖1所示的新型柔性自供電紫外光探測器。

圖1. 制造UV PD的示意圖流程圖

  該團隊系統研究了該光探測器在不同彎曲角度和多次彎曲循環下的性能表現及其機制。在365 nm紫外光、0 V偏壓電壓和室溫條件下，該器件實現最大響應度為2.23 mA/W，最大探測率為1.949×101? Jones，以及最佳上升/下降時間為0.082/0.084 s。此外，該光探測器在不同彎曲角度下均能保持穩定的光響應性能。

  如圖2所示，在0.32 mW/cm2的測試條件下，將器件前后彎曲90°，并在100、500、700和1000次彎曲循環后測量其I-T曲線。結果表明，該器件的性能保持相對穩定，在彎曲循環后僅有微小的波動。然而，經過1000次彎曲循環后，ZnO和GQDs的結構被破壞，導致溫度敏感性下降。同時，ZnO層經過多次彎曲循環后出現大裂紋，影響光生載流子的傳輸。總體而言，GQD：ZnO/PEDOS 設備即使在彎曲和多次彎曲循環后也能保持良好的紫外線檢測活性。表現出比傳統剛性紫外光探測器更好的靈敏度和可靠性。

圖2. 不同彎曲角度的照片：（a）60°（b）90°（c）120°; (d)不同彎曲角度下的 I-T 曲線; （e）不同彎頭次數后的I-T曲線

  文章鏈接https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.179201

2. 王亞軍，如仙古麗·加瑪力，吐爾遜·阿不都熱依木^*：實現高性能柔性紫外光電探測器：通過羥甲基化PEDOT調節氧空位和N摻雜石墨烯量子點的表面官能團材料

  2025年5月24日，吐爾遜·阿不都熱依木教授課題組在《Carbon》（中科院二區Top）在線發表題為“Achieving high-performance flexible UV photodetectors: modulating oxygen vacancies via hydroxymethylated PEDOT and surface functionalities of N-doped graphene quantum dots”的研究論文。本文第一作者為2023級在讀碩士研究生王亞軍，通訊作者為吐爾遜·阿不都熱依木，通訊單位為新疆大學。

  全面優化氧空位（Vo）的調控和載流子分離效率，是進一步提升基于氧化鋅（ZnO）的紫外光探測器（UV PD）性能的關鍵難題。因此，該團隊通過氮摻雜石墨烯量子點（N-GQDs）和羥甲基化聚（3,4-乙撐二氧噻吩）（PEDOT-CH₂OH）對ZnO納米花（ZnO NFs）進行修飾，構建了一種圖3所示的新型有機-無機雜化結構柔性紫外光探測器。

圖3. 制備柔性紫外光電探測器的流程圖

  該探測器具有優異的光響應性和快速的載流子遷移能力，實現了紫外光的高靈敏度檢測。圖4 a的左側顯示，ZnO/ZnO構建的紫外探測器的光伏性能受到ZnO晶格中眾多復合中心的影響。當與PEDOT-CH₂OH-n異質結時，圖4 a的能帶圖表明，這一過程依賴于聚合物和ZnO能帶的水平遷移，以及打破帶隙的異質結的構建。這帶來了電子和空穴的分離，電子遷移到ZnO層，空穴移動到聚合物層，從而提高了光生電子-空穴對的有效分離。此外，圖4 b的能帶圖表明，當N-GQD負載到ZnO表面時，它們可以增強ZnO表面的Vo效應，提高光生電子的結合能力。N-GQDs與聚合物層之間的共軛和氫鍵使兩種材料在紫外線照射下產生更多的光生電子-空穴對，從而增強光電流。

圖4. 器件在紫外光照射下的光生載流子傳輸機制。（a）PET/ITO/ZnO/PEDOT-CH₂OH/ITO/PET 自供電紫外光電探測器中的光生載流子傳輸機理;(b) PET/ITO/N-GQDs/ZnO/PEDOT-CH₂OH/ITO/PET 自供電紫外光電探測器中的光生載流子傳輸機制

  在365 nm紫外光、0 V偏壓下該器件實現了1.31 mA /W的響應率，且具有快速上升時間（0.078 s）和下降時間（0.093 s）。該探測器展現出優異的穩定性和快速光響應特性，此外，該光探測器在不同彎曲角度下均能保持穩定的光響應性能，

  如圖5 a-f所示，隨著彎曲角度的增加，I_pyro+photo下均能保持可重復的波形，這表明其具有穩定的性能和靈活性。輕微彎曲可通過增加有機-無機界面接觸面積來提升性能。g-h表明該器件在經過1000次彎曲循環后仍能維持較高的光探測性能，為可穿戴電子設備提供了堅實支持，并為ZnO光探測器的改進提供了新的理論指導。

圖5. 不同彎曲角度的照片：（a）0°，（b）30°（c）60°（d）90°（e）120°（f）150°;（g） 不同彎曲角度的 I-t 曲線 （h） 不同彎曲時間的 I-t 曲線。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2025.120470

【作者介紹】

  吐爾遜·阿不都熱依木：二級教授、博士生導師，擔任新疆大學化學學院高分子化學與物理學科負責人，研究聚焦于高分子結構調控與高性能化，致力于將高分子材料應用于能源、環境與催化轉化等關鍵領域，具體研究方向包括開發用于高效能源存儲與轉換器件的高分子復合材料、研發高性能通用高分子材料改性技術、設計用于環境污染物檢測吸附與降解的功能高分子材料，以及開發用于綠色高效催化轉化過程的新型高分子基催化劑或載體。至今以第一/通訊作者在Adv. Funct. Mater., Biosens. Bioelectron., Chem. Eng. J., J. Hazard. Mater, Carbon, Small, Compos. part B: Eng., Talanta, J. Power Sources, J. Colloid Interface Sci.等刊物上發表SCI論文近150余篇，高被引論文2篇，論文被引用2800余次，H指數28。研究成果分別獲新疆維吾爾自治區自然科學一等獎、新疆大學第九屆科學研究優秀成果一等獎、新疆大學第一屆自然科學二等獎，第十四屆疆維吾爾自治區優秀論文三等獎等獎勵。

  如仙古麗·加瑪力：教授，碩士生導師，新疆大學化學化工學院。主要從事高分子材料的高性能化與復合改性。至今以第一/通訊作者在Adv. Funct. Mater., Biosens. Bioelectron., Chem. Eng. J., Carbon, Small, Compos. Sci. Technol, J. Energy Storage, Constr. Build. Mater., Int. J. Biol. Macromol., Appl. Surf. Sci.等刊物上發表SCI論文115余篇，論文被引用1900余次，H指數24。

  劉一鳴，新疆大學化學學院2022級碩士研究生，師從吐爾遜·阿不都熱依木教授。研究方向為柔性紫外光探測器的開發與應用。至今以第一作者在Journal of Alloys and Compounds等刊物上發表SCI論文1篇。榮獲“第十二屆中國大學生高分子材料創新創業大賽”三等獎。

  王亞軍，新疆大學化學學院2023級碩士研究生，師從吐爾遜·阿不都熱依木教授。研究方向為柔性紫外光探測器的開發與應用。至今以第一作者在Carbon刊物上發表SCI論文1篇。連續兩年榮獲研究生自治區學業獎學金，榮獲“第十二屆中國大學生高分子材料創新創業大賽”三等獎。