[发明专利]一种基于钙钛矿单晶薄膜的超快光电探测器

权利要求书

1.一种基于钙钛矿单晶薄膜的超快光电探测器，其特征在于，包括依次层叠设置的衬底层、背电极层、第一载流子传输层、界面修饰层、光吸收层、第二载流子传输层、顶电极层和封装层；其中，所述的光吸收层为单晶钙钛矿薄膜。

2.根据权利要求1所述的基于钙钛矿单晶薄膜的超快光电探测器，其特征在于，所述的第一载流子传输层和第二载流子传输层分别为空穴传输材料和电子传输材料，且第一载流子传输层和第二载流子传输层不能同时为空穴传输材料或电子传输材料。

3.根据权利要求2所述的基于钙钛矿单晶薄膜的超快光电探测器，其特征在于，所述的空穴传输材料为氧化镍、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚物、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)中的一种，所述的电子传输材料为二氧化钛、富勒烯、[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯、双PCBM、C₆₀衍生物中的一种。

4.根据权利要求1所述的基于钙钛矿单晶薄膜的超快光电探测器，其特征在于，所述的界面修饰层为聚[(9,9-二(3'-(N,N-二甲氨基)丙基)芴基-2,7-二基)-alt-[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)、硫氰酸亚铜、带有氨基的乙二胺、氯化铵中的一种。

5.根据权利要求1所述的基于钙钛矿单晶薄膜的超快光电探测器，其特征在于，所述的背电极层为柔性透明电极，所述的柔性透明电极为ITO电极、银纳米线电极、金属网栅电极、石墨烯电极中的一种。

6.根据权利要求1所述的基于钙钛矿单晶薄膜的超快光电探测器，其特征在于，所述的顶电极层为硬掩膜蒸镀电极，所述的硬掩膜蒸镀电极为银金属电极、铝金属电极、MoO₃/Au/Ag/Alq₃电极、LiF/Al/Ag/NPB电极中的一种。

7.根据权利要求1所述的基于钙钛矿单晶薄膜的超快光电探测器，其特征在于，所述的衬底层为玻璃、聚对苯二甲酸类塑料或聚酰亚胺中的一种。

8.根据权利要求1所述的基于钙钛矿单晶薄膜的超快光电探测器，其特征在于，所述的背电极层的厚度为20-200nm，所述的第一载流子传输层或第二载流子传输层的厚度为10-100nm，所述的光吸收层的厚度为500nm-5μm，所述的顶电极层的厚度为100-200nm。

9.一种权利要求1-9任一项所述的基于钙钛矿单晶薄膜的超快光电探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在清洗好的衬底上生长背电极层，并对背电极层进行图形化，获得背电极图案；

S2、采用热蒸镀法或溶液法制备第一载流子传输层，旋涂至背电极层上之后进行退火处理形成第一载流子传输层；

S4、采用溶液法制备界面修饰层，将含有界面修饰材料的前驱体旋涂在第一载流子传输层上之后进行退火结晶处理形成界面修饰层；

S5、采用空间限制法制备光吸收层：配制钙钛矿单晶生长的前驱体溶液，滴至界面修饰层上，并在上面覆盖另一块包含界面修饰层的衬底来限制晶体一维生长，升温至晶体生长温度，生长结束后去除覆盖的衬底，自然降温形成钙钛矿单晶薄膜；

S6、采用热蒸镀法或溶液法制备第二载流子传输层，旋涂至光吸收层上之后进行退火处理形成第二载流子传输层；

S7、采用热蒸镀法在第二载流子传输层表面制备顶电极层；

S8、表面沉积封装层，制备得到所述的基于钙钛矿单晶薄膜的超快光电探测器。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的晶体生长温度为100℃，升温速率为5℃。