[发明专利]一种基于钙钛矿的新型异质结光电器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于钙钛矿的新型异质结光电器件及其制备方法，该光电器件包括半导体基底和位于其上表面的二氧化铪层，所述二氧化铪层上表面设有源极电极和漏极电极，所述二氧化铪层上表面位于所述源极电极和漏极电极之间设有钙钛矿薄膜，所述半导体基底下表面设置栅极电极。本发明所公开的光电器件具有体积小，成本低，性能高，制作简单，检测灵敏度高，超高的外量子效率，在光电子器件领域具有极大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种光电器件，特别涉及一种基于钙钛矿的新型异质结光电器件及其制备方法。

背景技术

钙钛矿作为近年来最流行的材料之一，成功引发新一轮的研究热潮。有机无机杂化钙钛矿，全无机钙钛矿等各种钙钛矿材料在光伏、光电、热电等领域吸引了众多科研工作者的研究兴趣，并且其生长过程比较简单，拥有更高的稳定性，因此受到了广泛的关注。部分钙钛矿的量子产率高达90％，具有合适的禁带宽度和窄的光致发光(PL)发射光谱的线宽，因此可应用于光电领域，比如太阳能电池、LED、光电探测器等。而且较低的载流子复合速度也会使得其在光电领域的优势更加明显。

一般来说，钙钛矿在电子领域的发展受到其自身特性的影响，很难有一个较为可观的电流值，因此研究相应器件的光电特性会更加困难，而且检测度和外量子效率(EQE)较差，这大大限制了钙钛矿在光电晶体管领域的研究。因此，开发一个高效、灵敏、低成本的钙钛矿光电器件具有十分重要的意义。

同时，HfO₂作为一种绝缘材料，最近的研究在光电探测方向也有新发现，在较薄的厚度下，电子可以通过隧穿效应穿过HfO₂层，并且在光电探测中也取得了较为突出的结果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于钙钛矿的新型异质结光电器件及其制备方法，以达到体积小、成本低、制作简单，并且具有高响应度、低光检测极限和超高的外量子效率的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于钙钛矿的新型异质结光电器件，包括半导体基底和位于其上表面的二氧化铪层，所述二氧化铪层上表面设有源极电极和漏极电极，所述二氧化铪层上表面位于所述源极电极和漏极电极之间设有钙钛矿薄膜，所述半导体基底下表面设置栅极电极。

上述方案中，所述钙钛矿薄膜上表面设置钝化保护层。

上述方案中，所述二氧化铪层的厚度为5-50nm。

上述方案中，所述钙钛矿薄膜为有机钙钛矿材料或无机钙钛矿材料。

上述方案中，所述钙钛矿薄膜为通过旋涂方法或外延生长方法获得。

一种基于钙钛矿的新型异质结光电器件的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过原子层沉积的方法在半导体基底表面生长一层二氧化铪层；

(2)通过掩膜版设计源极电极和漏极电极的样式和沟道的长度，并通过电子束蒸发的方式在二氧化铪层上沉积源极电极和漏极电极；

(3)通过旋涂方法或外延生长方法在源极电极和漏极电极之间的二氧化铪层上制备钙钛矿薄膜，形成钙钛矿/HfO₂异质结构的光电器件。

进一步的技术方案中，在得到钙钛矿薄膜后，在钙钛矿薄膜上表面沉积钝化保护层。

上述方案中，所述旋涂方法具体如下：首先通过化学合成方法，制备钙钛矿胶体；然后将钙钛矿胶体滴加到源极电极和漏极电极之间的二氧化铪层表面，烘干得到连续的钙钛矿薄膜。

通过上述技术方案，本发明提供的一种基于钙钛矿的新型异质结光电器件及其制备方法具有如下有益效果：

(1)本发明实现了工艺简单的光电器件的制作；