[发明专利]一种柔性光电探测器件的制备方法及柔性光电探测器件

说明书

本发明提供的柔性光电探测器件的制备方法，通过飞秒激光对柔性透明基底的下表面进行微纳结构化加工，实现对其上表面的近场光学相干增强效应；然后在此上表面沉积钙钛矿薄膜，再在沉积有钙钛矿薄膜的表面蒸镀电极获取柔性光电探测器件，本发明提供的柔性光电探测器件的制备方法，在未经飞秒激光加工的光滑表面上沉积制备钙钛矿薄膜，使光散射界面与钙钛矿薄膜材料界面分离，这样既能使得基底材料实现近场光学增强、提高光活性层的光吸收和量子效率，又能保证光活性层的致密性和完整性，减少材料缺陷对器件性能的不利影响，工艺简单。

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，特别涉及一种柔性光电探测器件的制备方法及包括所述柔性光电探测器件的制备方法的柔性光电探测器件。

背景技术

光电探测器能够将光信号转变为电信号，其在光通讯、环境监测、化学/生物传感等领域具有广泛的应用基础。同时近年来，由于柔性光电器件(比如便携式、可穿戴的电子设备等)具有重量轻，耐弯折，易加工储存，便于运输等显著优势，因此柔性光电器件的开发在许多新兴领域具有巨大的潜在应用。

一般来讲，光探测器可以根据工作的波长的范围分成两类：特定波长探测器(紫外探测器、可见或红外探测器)和宽谱探测器。相比之下，宽带光谱探测器具有更宽的光谱响应范围(可包含从紫外到红外波长)，可以满足利用一个单独的探测器在紫外-可见光通信、宽光谱开关或存储器方面的需求。同时在光通讯的过程中，为了提高传输速度和传输能力，宽光谱探测也是必须的。在宽带光探测器中，具有吸收宽波长范围的能力和优良光电转换效率的宽带响应光活性层材料是其重要组成部分。随着研究人员对新型材料的不断探索，具有优异性能的有机卤化铅钙钛矿材料逐渐进入了人们的视野。

有机卤化铅钙钛矿材料的通式是(RNH₃)MX₃(R＝C_nH_2n+1；X＝卤素I,Br,Cl；M＝Pb,Cd,Sn等)，由于其具有直接带隙、光吸收系数大、电子和空穴扩散距离长，迁移率高等优点，最近在光电应用领域吸引了巨大关注。同时，(RNH₃)MX₃型钙钛矿能通过一种简单的、节约成本的基于溶液的自组装方法来制备，其在工业化器件制备方面具有极大的竞争力。因此，基于有机卤化铅钙钛矿材料柔性光电器件的制备正逐渐成为研究热点，人们也尝试利用不同的手段来不断提升相关器件的性能。

然而，目前人们的研究主要还是针对材料特性的调控，常用手段包括二维材料载流子层间界面工程、材料复合、钙钛矿晶体化等。例如，2015年Youngbin Lee等人首次将CVD(化学气相沉积)生长的单层石墨烯与钙钛矿薄膜相接处制成异质结构，通过对该结构层间载流子传输特性的调控，该光电器件的光响应特性得到了有效提高。2016年，Fengren Cao等人则首次将ZnO纳米线和钙钛矿复合在一起，在规则纳米线阵列器件中，光电流增强接近两个数量级。同年，Wei Deng等人则首次制备出大面积规整排列的钙钛矿单晶纳米线阵列，基于此单晶材料制备的柔性光电器件其响应度和光电稳定性都有所提高。

然而，这些方法在技术操作上相对较为复杂，这极大地限制了相关领域的发展。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种工艺简单、高效可控的柔性光电探测器件的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种柔性光电探测器件的制备方法，包括下述步骤：

通过飞秒激光对柔性透明基底的下表面进行微纳结构化加工；

在所述柔性透明基底的上表面沉积钙钛矿薄膜；

在沉积有钙钛矿薄膜的表面蒸镀电极获取柔性光电探测器件。

在一些较佳的实施例中，在通过飞秒激光对柔性透明基底的下表面进行微纳结构化加工的步骤中，所述飞秒激光为掺钛蓝宝石激光器产生的线偏振啁啾放大脉冲作为加工光源。