[发明专利]一种全无机钙钛矿光电探测器及其制备方法

说明书

本发明属于微纳制造相关技术领域，其公开了一种全无机钙钛矿光电探测器及其制备方法，所述光电探测器包括玻璃基底、CuPc空穴传输层、CsPbBr₃钙钛矿薄膜、MoO_x修饰层及Ag电极层，所述玻璃基底包括基底及形成在所述基底上的ITO导电层；所述CuPc空穴传输层形成在所述ITO导电层远离所述基底的表面上；所述CsPbBr₃钙钛矿薄膜形成在所述CuPc空穴传输层远离所述ITO导电层的表面上；所述MoO_x修饰层形成在所述CsPbBr₃钙钛矿薄膜远离所述CuPc空穴传输层的表面上；所述Ag电极层形成在所述MoO_x修饰层远离所述CsPbBr₃钙钛矿薄膜的表面上。本发明的生产成本低，适用性好，尤其适合大面积器件及器件阵列的高效制备。

技术领域

本发明属于微纳制造相关技术领域，更具体地，涉及一种全无机钙钛矿光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器作为现代光电系统的“眼睛”，是其最重要的组成部分，在国防安全和人民生活中具有广泛应用，大到光纤通讯、工业探伤、医疗成像、红外预警、空间探测等系统，小到光纤通讯、遥控器、人脸识别、摄像头等装置，光电探测器均在其中发挥着重要作用。目前，商业化光电测器主要是基于Si、InGaAs、GaN等传统无机半导体材料所构建的，存在弱光响应性较差等问题。该类型器件所采用的Si、InGaAs、GaN等无机半导体薄膜多采用分子束外延以及金属有机化学气相沉积工艺制备，其对生产设备要求高，生产成本高，且工艺温度高(往往高于1000℃)，能耗高，限制了柔性光电探测器的制备及在柔性电子系统中的应用。新型有机或量子点光探测材料，因其独特的光电特性及易于溶液法(旋涂、喷墨打印或丝网印刷等)制备，使其在光电探测领域获得越来越多的关注。但这类材料普遍受限于较低的载流子迁移率，基于其制备的光电探测器普遍响应速率较低，难以满足高速成像、高速通讯系统中的高帧频光响应需求。

全无机钙钛矿材料因其自身独特的光电特性，如优异的光电导、双极子电荷传输特性、禁带可调、高光吸收系数、低激子结合能等，以及优异的稳定性(尤其是热稳定性)，成为光电子技术领域炙手可热的材料。以全无机钙钛矿材料作为光敏层的光电探测器展现出了优异的光响应性与工作稳定性，响应时间低至数十纳秒，因此在光电探测领域极具发展潜力。

全无机钙钛矿光电探测器主要分为两种类型：光电导型与光伏型。光电导型器件中载流子的传输距离较长，导致该类型器件光响应时间较长(数百微秒至数毫秒)，限制了其在高频光信号探测中的应用。光伏型光电探测器具有自供能、响应速度快(纳秒级)、探测率高等优势，且因无需外接供电装置，简化了光电系统的复杂性，在高频光探测领域具有巨大的发展潜力。但该类型器件的高性能往往建立在使用能耗高或价格昂贵的电子传输层和空穴传输层(PTAA、P3HT)的基础之上，这些材料的使用大大增加了器件的生产成本，限制了其商业化推广。此外，传统的全无机钙钛矿薄膜大多是基于溶液法制备的，存在无机钙钛矿材料合成困难、薄膜缺陷态密度较高以及成膜性差等缺点，这些缺陷都不利于载流子快速迁移，且溶液法工艺不利于大面积钙钛矿薄膜的制备，也限制了大面积光电探测器的制备。相应地，本领域存在着开发一种低成本、高性能的钙钛矿光电探测器及其制备方法的技术需求。

发明内容