[发明专利]高性能垂直结构全无机钙钛矿CsPbX3纳米晶可见光探测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种垂直结构的高性能全无机钙钛矿CsPbX₃纳米晶可见光探测器，属于 光电探测领域。

背景技术

随着光电技术的发展，光电探测器已经成为光通讯、生物医疗传感、紫外到红外光 探测及预警等军用和民用领域必不可少的利器。可见光探测，即探测波长范围主要在 380nm到780nm之间，是最早用到的探测技术之一。整个可见光的无害，使得在不久的 将来可见光探测器被期待用于室内/外大功率信息通讯技术的优秀候选。近年来，从太阳 能领域刮起的钙钛矿材料研究热潮引起了越来越多的科研人员的注意，这类钙钛矿材料 具有优异的光电性能，例如量子效率高，光吸收系数大，载流子迁移距离长等，再加上 其可溶液加工性，波长可调谐。无不展现出了钙钛矿在光电探测器中巨大的应用前景。 目前常用的钙钛矿材料主要为有机无机杂化钙钛矿(CH₃NH₃PbX₃)，该类材料光电探测 性能优异，具有可调波长相应，然而其稳定性很差，对工作环境的要求高，不能长时间 使用，不利于大面积进入实用化光探测市场。

无机钙钛矿材料(CsPbX₃)在有机无机杂化钙钛矿材料的基础上应运而生，虽然研 究起步较晚，然而其优异的光电性能可以媲美有机无机杂化钙钛矿材料，具有量子效率 高，灵敏度高(基于高光增益)，波长可选(窄的发射半高宽)等优点，且稳定性更加优 异，此外，合成所需的原料成本也更加低廉。这些优点说明无机钙钛矿材料既保持了有 机无机杂化钙钛矿材料的优势，更解决了其稳定性的问题，在可见光探测器领域中具有 巨大的应用潜力。

对于探测器而言，优异的探测性能是关键，则提高器件性能是需要不断努力的目标。 器件性能的提高一般有两种途径：一是改善材料本身性能，二是改善器件结构。两种方 法都是有效的途径，然而针对材料本身的改善空间较为有限，而改变器件结构则相对容 易很多且有效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂直结构的高性能全无机钙钛矿CsPbX₃纳米晶可见光 探测器。

本发明可通过如下技术方案实现，一种垂直结构的高性能全无机钙钛矿CsPbX₃纳米 晶可见光探测器，由如下步骤制备：

1)取空穴传输层溶液，在洁净的ITO玻璃上旋涂至一定厚度，并进行热处理；

2)再取CsPbX₃纳米晶的分散液于步骤1)旋涂后的ITO玻璃上离心成膜；

3)再取电子传输层溶液，于步骤2)成膜后的表面旋涂至一定厚度，并进行热处理；

4)于步骤3)旋涂后的表面热蒸发沉积一定厚度的电极材料，制得所述的可见光探 测器。

步骤1)中，所述空穴传输层溶液为聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)溶液，浓度为 1.3～1.7wt％；热处理温度为90℃～140℃；旋涂厚度为30～60nm。

步骤2)中，所述CsPbX₃纳米晶中的X为Cl、Br、I任意一种或任意两者组合；CsPbX₃纳米晶的分散液采用的溶剂为甲苯，分散液的浓度为1.27*10^-4mol/L。

步骤3)中，所述电子传输层溶液为[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯溶液，浓度为20mg/mL； 热处理温度为90℃～140℃；旋涂厚度为50～100nm。

步骤4)中，所述电极材料为Au；沉积厚度为80～100nm。

本发明的优点是：1)本发明提供了一种易制备的垂直结构的钙钛矿可见光探测器， 工艺简单；2)本发明通过改变器件结构，提供了一种易实现的提升光探测器性能的方案； 3)本发明所制备的光电探测器响应速度快，为快速的光探测领域奠定了良好基础。

附图说明

图1为本发明实施例1所用的钙钛矿纳米晶的SEM扫描图。

图2为本发明实施例1制备的可见光探测器结构示意图。

图3为本发明实施例1制备的可见光探测器的响应度曲线。

图4为本发明实施例1制备的可见光探测器的明暗电压-电流(I-V)曲线图。

图5为本发明实施例1制备可见光探测器的电流-时间响应(I-t)曲线图。

具体实施方式