[发明专利]一种具有钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列的光电器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列的光电器件及其制备方法。所述光电器件包括电极层，二氧化硅基底，以及分布在二氧化硅基底上的钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列；所述钙钛矿同轴异质一维纳米线为核壳结构；所述核壳结构以分子式为A_1‑nB_nCX₃的钙钛矿作为核层，以分子式为A_1‑nCs_nCY₃的钙钛矿作为壳层；其中0≦n≦1，A为HC(NH₂)₂⁺或CH₃NH₃⁺，B为Cs⁺，C为Ge²⁺，Sn²⁺和Pb²⁺中的一种，X和Y各自独立的为Cl、Br和I中的一种，且X与Y不相同。该光电器件由于具有钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列，其钙钛矿可以形成异质结，有利于电子和空穴的传输，从而提高光电器件的开关比和响应度。

技术领域

本发明涉及微电子器件领域，具体涉及一种具有钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列的光电器件及其制备方法。

背景技术

有机-无机杂化金属-卤化钙钛矿因其具有超长的载流子扩散长度、可调带隙、相当大的吸收系数、高的载流子迁移率和溶液加工能力等优点，在太阳能电池、发光二极管、光电探测器等光电领域广受关注，与无序排列的结构相比，有序一维纳米线阵列具有缺陷少，易于集成等优点，因而具有更优异的光电性能。相比于单纯的同质棒状纳米线，这些具有复杂结构的纳米材料不光在简单的物理学上有着应用价值，很多种材料在光学/电学方面也有着很高的应用价值。同轴异质一维纳米材料由于其结构的特殊性，在一些特殊的光学和电学方面有着很高的研究价值，因此吸引了很多科研学者的注意。同轴纳米线，其分为核壳两部分，在这两部分之间可以创造出一个面积大，同时封闭的交界面。由于这个界面的存在，首先可以保护内部材料的稳定性，同时，选择合适的主客体材料可以实现光信号的增强，以及更高的能量转化效率。传统的光刻制备同轴异质一维纳米材料的方法，加工过程非常复杂，制备成本很高，限制了钙钛矿一维阵列在光电器件领域的大规模应用。另外，由于钙钛矿异质结溶剂互溶的影响，限制了钙钛矿同轴异质纳米线的发展。因此，我们迫切需要发展出一种简单有效，成本低廉，易操作的方法，来实现具有钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列的光电器件的制备。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种具有钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列的光电器件。

本发明的第二个目的在于提供一种具有钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列的光电器件的制备方法。该制备方法的核心在于通过结合超浸润自组装技术与离子交换法共同合成钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列。具体的，通过微结构硅柱的退浸润诱导，可以精确调控前驱体钙钛矿一维阵列的位置，形状，有利于后续器件的集成。另外，通过离子交换法，将前驱体钙钛矿一维纳米线阵列中的卤素进行交换，其中，可以通过控制交换的时间，得到不同卤素比的钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列(核壳结构一维纳米线阵列)，也可以通过控制卤素的种类得到各种不同组成成分的钙钛矿核壳结构一维纳米线阵列，本发明制备方法得到的钙钛矿一维纳米线阵列表面光滑均一，缺陷较少，有利于光电器件稳定性及响应度的提升。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明提供一种具有钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列的光电器件，包括电极层，二氧化硅基底，及分布在二氧化硅基底上的钙钛矿同轴异质一维纳米线阵列；