[发明专利]一种基于二维钙钛矿的紫外光电探测器

说明书

本发明为一种二维钙钛矿材料制备的光电探测器。该光电探测器从下到上依次为透明导电玻璃衬底、空穴传输层、二维钙钛矿活性层(A)₂(B)_n‑1Pb_nCl_3n+1、电子传输层、空穴阻挡层、防腐蚀金属层和对电极金属。本发明能显著的改善器件的稳定性，降低器件的暗电流，从而提升器件的探测率，在未来具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于新型半导体材料光电探测领域，具体来说，就是一类用于光电探测的二维钙钛矿材料及其光电探测器的制备方法。

背景技术

光电探测器的原理是利用光和物质之间的相互作用，收集特定波长的光转化成可以进行测量的电信号。在农业、工业、军事等领域都有广泛应用，如：成像、光通信、环境监测、空间探测等。从有机-无机杂化钙钛矿作为可见光敏化剂用于光伏电池开始，在过去的十年里不断取得开创性的进展，钙钛矿太阳能电池的转化效率不断提高。由于钙钛矿具有优异的光电特性，在光电探测器方面也引起了人们的广泛研究，并取得了一系列较好的成果。

有机-无机杂化钙钛矿具有高载流子迁移率，大的光吸收系数，长的载流子扩散长度以及可调的直接带隙等一系列较好的光电性能而受到很多研究。钙钛矿材料因其优良的光电特性非常适合在太阳能电池，发光二极管，激光器和光电探测器等光电转换器件上面的应用。目前为止，已经在多晶薄膜、纳米结构以及体单晶钙钛矿材料上实现了可见和紫外光电探测器，在器件性能和相关物理机制方面都取得了明显的进展。

有机-无机杂化钙钛矿材料制备的紫外探测器在民用和军用方面具有非常广阔的应用前景，现已成为半导体紫外光电探测器领域的一个新的研究热点。三维钙钛矿CH₃NH₃PbCl₃是钙钛矿体系中带隙较宽的一种半导体材料，其室温下禁带宽度约为3.1eV，非常适合用于制备紫外光电探测器。尽管已有一些有关CH₃NH₃PbCl₃紫外光电探测器的报道，但是对这一方面的研究仍然处在起步阶段。目前材料CH₃NH₃PbCl₃及其紫外光电探测器的应用面临的主要问题有：材料中本征缺陷密度高；器件的响应度低、暗电流大；器件性能稳定性差；缺乏优质结构器件等。

发明内容

本发明的目的为针对现有技术中钙钛矿光电探测器在空气中放置时器件的长期稳定性差、衰减速度快而不能有效的进行商业化应用的问题，发明了一种基于二维钙钛矿的紫外光电探测器。该探测器以二维RP相钙钛矿材料(A)₂(B)_n-1Pb_nCl_3n+1作为活性层来制备光电探测器，制备中采用二维RP相钙钛矿(A)₂(B)_n-1Pb_nCl_3n+1前驱液，并加入长链氯化物有机铵盐(ACl)，并通过低压辅助处理得到高质量的钙钛矿薄膜。基于该薄膜制备的光电探测器能显著的改善器件的稳定性，降低器件的暗电流，从而提升器件的探测率，在未来具有良好的应用前景。

本发明的技术方案为：

一种二维钙钛矿材料制备的光电探测器，该光电探测器从下到上依次为透明导电玻璃衬底、空穴传输层、二维钙钛矿活性层(A)₂(B)_n-1Pb_nCl_3n+1、电子传输层、空穴阻挡层、防腐蚀金属层和对电极金属。

进一步来讲，所述的空穴阻挡层的厚度为1-50nm、电子传输层的厚度为5-100nm、钙钛矿活性层的厚度为100-500nm、空穴传输层的厚度为5-100nm、防腐蚀层厚度为1-10nm。

所述的衬底优选为ITO导电玻璃，ITO的电阻5～30Ω。