[发明专利]一种新型钙钛矿光电探测器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，更具体地涉及一种新型钙钛矿光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器在光通信，环境监测，图像传感、红外遥感等军事和国民经济的众多领域有着广泛的应用。有机无机杂化钙钛矿材料所具有的消光系数高、吸收范围宽、激子扩散长度长、可溶液加工等优点使其非常适宜制作光电探测器。但是钙钛矿材料稳定性能较差，在水氧条件下容易分解，造成探测器的寿命低下。在器件的制备过程中，钙钛矿层常制备在TiO₂基底之上。但是，TiO₂常需要经过高温灼烧，一方面造成器件制备成本高，另一方面也与柔性衬底无法兼容。目前钙钛矿光电探测器的研究尚刚刚起步，新的器件结构和器件的制备方便亟待开发。

发明内容

针对背景中的问题，本发明的目的在于提供一种新型钙钛矿光电探测器及其制备方法，通过原子层沉积技术制备TiO₂致密层和无机金属氧化物界面修饰层在器件中的使用，提高了钙钛矿光电探测器的稳定性，提高了器件的探测率，降低了器件制备成本。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种新型钙钛矿光电探测器，其特征在于：所述光电探测器从下至上由透明导电基底、TiO₂电子传输层、光敏层、空穴传输层、界面修饰层和金属反射电极组成。

进一步的，所述的透明导电基底为ITO或者FTO透明导电玻璃，其方块电阻10-25Ω，透过率为80-95%。

进一步的，所述的电子传输层为TiO₂致密层，TiO₂致密层通过原子层沉积技术制备。

进一步的，所述的光敏层为CH₃NH₃PbX₃钙钛矿材料，其中X=Cl、Br、I或者它们的混合物。

进一步的，所述的空穴传输层为spiro-OMeTAD。

进一步的，所述的界面修饰层为高功函数的无机透明金属氧化物，所述的高功函数的无机透明金属氧化物为MoO3、WO3或者V2O5。

进一步的，所述的金属反射电极为Al、Ag或者Au。

按照本发明的另一方面，提供了一种新型钙钛矿光电探测器的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤(1) 透明导电基底清洗

透明导电基底依次采用丙酮、水、玻璃清洗剂清洗，清洗完毕后在异丙醇、去离子水、乙醇各超声处理15分钟，处理完毕后用高纯氮气吹干，然后放置在紫外灯下，照射20分钟；

步骤(2)原子层沉积技术制备致密TiO₂电子传输层

在透明导电基底上通过原子层沉积(ALD)技术制备一层致密的TiO₂作为电子传输层，TiO₂层的厚度为10-30nm；

步骤(3)溶液法制备钙钛矿光敏层

所述的钙钛矿光敏层为CH₃NH₃PbX₃，其中X=Cl、Br、I或者它们的混合物，将配置好的钙钛矿前驱体溶液通过匀胶机旋转涂覆在TiO₂电子传输层上，然后在加热板上退火处理；加热温度90-110℃，退火时间30-120分钟；

步骤(4)空穴传输层的制备

将配置好的spiro-OMeTAD溶液旋涂在钙钛矿光敏层上，然后在加热板上退火处理；

步骤(5)界面修饰层的制备

所述的界面所述的界面修饰层为高功函数的无机透明金属氧化物，所述的高功函数的无机透明金属氧化物为MoO₃、WO₃或者V₂O₅；

将上述制备好的基底放入真空蒸发镀膜设备中，真空度达到小于5×10^-4将MoO₃、WO₃或者V₂O₅的粉体通过真空蒸镀的方式沉积到spiro-OMeTAD空穴传输层上；

步骤(6)金属反射电极的制备

沉积完上述金属氧化物的界面修饰层继续沉积50-300nm的Al、Ag或者Au作为金属反射电极，完成器件的制备。

总体而言，按照本发明的上述技术构思与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：