[实用新型]一种体相异质结型钙钛矿光电探测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光电器件技术领域，具体涉及一种体相异质结型钙钛矿光电探测器。

背景技术

光电探测器是一种通过将光信号转换为电信号从而获取光信息的媒介。由于具有体积小、功耗低、灵敏度高等优点，光电探测器已经遍布人们生活中的各个空间，成为当今应用最为广泛的一类电子器件。

2009年，Miyasaka等首次将有机无机杂化的钙钛矿(CH₃NH₃PbA₃或CH₃NH₃PbA_3-xB_x，其中A、B＝I、Cl或Br)这类钙钛矿作为DSSCs的敏化材料，获得了3.8％的效率。钙钛矿是一种具有高吸光系数、高载流子迁移率与寿命和可控带隙的半导体，并且制备工艺简便，成本低廉，受到国内外学术界的广泛关注。经过几年的研究和发展，目前的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已超过20％。

然而，钙钛矿材料对水分子非常敏感，暴露在空气中时，钙钛矿材料会与空气中的水发生反应，导致钙钛矿材料分解而失效。因此，通过合适的手段提高钙钛矿材料或器件在空气中的稳定性，是提高钙钛矿光电器件使用寿命和推进钙钛矿光电探测器实用化的关键，也成为了发展钙钛矿材料实际应用的关键技术。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种光电探测性能优秀、空气中性能稳定的体相异质结型钙钛矿光电探测器。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种体相异质结型钙钛矿光电探测器，包括基底、体相异质结型活性层和电极，所述体相异质结型活性层复合于所述基底的上表面，所述电极复合于体相异质结型活性层的上表面，所述体相异质结型活性层为内部分散有有机无机杂化钙钛矿粉体的有机半导体薄膜。

作为对上述技术方案的进一步改进：

优选的，所述有机半导体薄膜为2，4，6-三甲基三苯胺薄膜。

优选的，所述有机无机杂化钙钛矿粉体为CH₃NH₃PbCl₃钙钛矿粉体、CH₃NH₃PbBr₃钙钛矿粉体或CH₃NH₃PbI₃钙钛矿粉体。

优选的，所述体相异质结型活性层的厚度为100nm～1000nm。如果体相异质结薄膜的厚度过薄，入射光线将照射穿透薄膜，导致入射光的光照利用率下降；如果厚度太厚，只有表层材料能够吸收太阳能，产生光生载流子，而底层材料则不能充分利用，造成材料的利用率下降。本实用新型综合考虑多方面因素优选选择厚度为100nm～1000nm的薄膜作为体相异质结型活性层。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的体相异质结型钙钛矿光电探测器采用体相异质结构，利用了复合材料功能叠加及优势互补原理，光吸收材料采用有机无机杂化钙钛矿粉体，选用有机半导体薄膜作为保护层，并将有机无机杂化钙钛矿粉体分散在有机半导体薄膜内形成体相异质结构。钙钛矿材料具有优秀的光电特性，有合适的能带结构，强的光吸收性能。有机半导体具有非常好的空气稳定性，形成的体相异质结构能使有机半导体薄膜包裹钙钛矿粉体，形成的保护层增加了钙钛矿材料的空气寿命；此外，有机半导体具有高的激子迁移率，使光生载流子通过有机半导体形成的网络传输至电极，形成了稳定的钙钛矿光电探测器。本实用新型通过将有机半导体薄膜包裹于钙钛矿晶粒表面，可使有机半导体与钙钛矿材料紧密结合，不仅提高了对钙钛矿材料的保护效果，而且可以更快速地实现载流子的抽取与传输，实现光生电子空穴对的快速分离，减小电子空穴对的复合，从而提高光电探测器的性能。本实用新型的体相异质结型钙钛矿光电探测器较单纯的钙钛矿材料光电探测器(如钙钛矿薄膜、钙钛矿单晶、钙钛矿线、钙钛矿片等光电探测器)在空气中的使用寿命得到显著提高。总体来说，本实用新型的体相异质结型钙钛矿光电探测器具有空气稳定性好、成本低的显著特点，大大改善了钙钛矿光电探测器的光探测性能和使用寿命，对提高钙钛矿基光电探测器实用化具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。