[发明专利]一种基于新型空穴传输层的光电探测器及其制备方法有效
申请号: | 201810050146.5 | 申请日: | 2018-01-18 |
公开(公告)号: | CN108269878B | 公开(公告)日: | 2019-12-10 |
发明(设计)人: | 余海军;张科 | 申请(专利权)人: | 淮南师范学院 |
主分类号: | H01L31/09 | 分类号: | H01L31/09;H01L31/18 |
代理公司: | 32207 南京知识律师事务所 | 代理人: | 高桂珍 |
地址: | 23203*** | 国省代码: | 安徽;34 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 介质层 空穴传输层 纳米金属层 光电探测器 透明导电 基底层 制备 电子传输层 反射电极层 光电探测 四层结构 光敏层 探测器 探测 | ||
1.一种基于新型空穴传输层的光电探测器,包括透明导电基底层(1)、新型空穴传输层(2)、探测光敏层(3)、电子传输层(4)和反射电极层(5),其特征在于:所述新型空穴传输层(2)为四层结构,包括第一介质层(201)、第二介质层(202)、第三纳米金属层(203)和第四介质层(204),且所述第一介质层(201)层叠在透明导电基底层(1)之上,所述第二介质层(202)层叠在第一介质层(201)之上,所述第三纳米金属层(203)层叠在第二介质层(202)之上,所述第四介质层(204)层叠在第三纳米金属层(203)之上,所述的第一介质层(201)为原子层沉积技术生长的Al2O3,Al2O3厚度为2nm,所述的第二介质层(202)为CH3NH3PbI3,CH3NH3PbI3的厚度为10-50nm,所述的第三纳米金属层(203)为金属铜的纳米颗粒,所述的第三纳米金属层(203)的名义厚度为2nm,金属铜的纳米颗粒的粒径在10-20nm,所述第四介质层(204)为PEDOT:PSS与NPB的复合材料制备而成,其中PEDOT:PSS与NPB的摩尔比为5:(1-2),所述第四介质层(204)的厚度为30-50nm。
2.根据权利要求1所述的一种基于新型空穴传输层的光电探测器,其特征在于:所述透明导电基底层(1)包括第一玻璃基底以及沉积在第一玻璃基底之上的氧化铟锡构成,所述的第一玻璃基底的厚度0.5-7mm,所述氧化铟锡的厚度为100-300nm,所述透明导电基底层(1)的可见光透过率大于80%,方块电阻小于10欧姆/□。
3.根据权利要求1所述的一种基于新型空穴传输层的光电探测器,其特征在于:所述的探测光敏层(3)为PIN型结构,包括第一P型层,第一I型层和第一N型层,所述第一P型层为空穴传输型有机材料,且空穴传输型有机材料的禁带宽度大于2eV,所述第一P型层的厚度为20-50nm,所述第一N型层为电子传输型有机材料,且电子传输型有机材料的禁带宽度大于2.4eV,所述第一N型层的厚度为20-50nm,所述的第一I型层为三元复合结构,包括摩尔比为0.5:0.5:0.5的第一P型层材料、第一N型层材料和可见光敏层材料,所述的可见光敏层材料的禁带宽度范围为1-2eV,可见光敏材料的光吸收峰值波长范围为360-760nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于新型空穴传输层的光电探测器,其特征在于:所述的电子传输层(4)采用PC61BM或PC71BM制备而成,所述的电子传输层(4)的厚度为10-100nm。
5.根据权利要求1所述的一种基于新型空穴传输层的光电探测器,其特征在于:所述的反射电极层(5)采用铝、银或金制备而成,所述的反射电极层(5)的厚度为100-1000nm。
6.根据权利要求1所述的一种基于新型空穴传输层的光电探测器的制备方法,其特征在于:探测器的制备包括以下步骤,
S1、透明导电基底层预处理;
S2、生长新型空穴传输层;
S3、生长探测光敏层;
S4、生长电子传输层;
S5、生长反射电极层。
7.根据权利要求6所述的一种基于新型空穴传输层的光电探测器的制备方法,其特征在于:步骤S1、透明导电基底层预处理包括步骤,透明导电基底层使用丙酮与乙醇棉球擦洗,再用丙酮、乙醇和去离子水各超声10分钟后,100℃烘干。
8.根据权利要求6所述的一种基于新型空穴传输层的光电探测器的制备方法,其特征在于:S2、生长新型空穴传输层包括步骤,
S21、生长第一介质层,在原子层沉积设备中生长2nm的Al2O3作为第一介质层;
S22、生长第二介质层,采用液相一步法,生长有第一介质层的基底80℃预热10分钟,将PbI2和CH3NH3I按照摩尔比例为1:1溶在二甲基亚砜和γ- 丁内酯的混合溶剂中,PbI2和CH3NH3I占溶液总质量的10%,其中DMSO和GBL体积比是3:7,获得CH3NH3PbI3旋涂液,将CH3NH3PbI3旋涂液滴在第一介质层上,以2000rpm的转速立刻旋涂,旋涂90s后,放置在90℃热台上退火60分钟;
S23、生长第三纳米金属层,真空镀膜机中蒸镀铜丝的方法,获得金属铜的纳米颗粒,蒸镀条件为速率0.05nm/s,本底真空度小于10-4Pa;
S24、生长第四介质层,将PEDOT:PSS与NPB的复合材料采用旋涂的办法生长在第三纳米金属层之上。
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