[发明专利]一种柔性自驱动的宽光谱光电探测器及其制备方法

说明书

一种柔性自驱动的宽光谱光电探测器及其制备方法，属于光电探测器技术领域。所述光电探测器包括A和B两个部分，其中，A部分包括碳纤维、依次形成于碳纤维表面的电子传输层和钙钛矿吸光层，B部分包括铜线、依次形成于铜线表面的电子阻挡层和氧化铜层，A部分与B部分绞合形成双绞线结构，使钙钛矿吸光层与氧化铜层接触。本发明提供的一种柔性自驱动的宽光谱光电探测器在无外界供能的条件下仍然能正常工作，实现了探测器的自驱动；且可实现紫外‑红外(350nm～1050nm)的宽光谱探测，其探测光谱范围可替代传统硅基光电探测器，有效拓宽了钙钛矿基光电探测器的应用范围。

技术领域

本发明属于光电探测器技术领域，具体涉及一种柔性自驱动的宽光谱光电探测器及其制备方法。

背景技术

基于有机-无机钙钛矿(CH3NH3PBX3,X＝Cl,Br,I)半导体材料的光电探测器相较于传统硅基光电探测器而言，具有成本低廉、响应速度快、响应度高、探测更灵敏等优点，受到了越来越多研究者的广泛关注。但是，目前的钙钛矿光电探测器需要外界供能才能正常运作，对信号光源本身的能量利用率不高，这极大地限制了其在可穿戴电子设备领域中的应用。因此，研究设计一种与可穿戴电子设备相匹配(柔性、可编织)、并可以高效率利用信号本身能量进行探测的自驱动式光电探测器是十分有必要的。

有效探测波段决定了光电探测器的应用范围，相较于窄带探测器，宽光谱探测器具有更加广阔的应用场景。而且，宽光谱探测器配合简单的带通滤光片(目前技术可实现80％以上透光率)即可实现窄带探测器的功能，而窄带探测器要实现宽光谱探测则需要高成本的倍频片作为波长转换元件。因此，基于产业化后的迁移性考虑，宽光谱探测器具有不容忽视的优势。相较于传统硅基探测器1000nm以上的截止波长，基于钙钛矿的光电探测器由于其带隙的限制因素，只能实现800nm的截止波长。因此，如何实现基于钙钛矿的光电探测器的探测范围覆盖传统硅基探测器，是目前亟待解决的问题。

目前，为了解决上述两个技术问题，研究者们提供了解决方案。针对光电探测器的自驱动问题，Zou Zhigang等(C.Bao,W.Zhu,J.Yang,F.Li,S.Gu,Y.Wang,T.Yu,J.Zhu,Y.Zhou,Z.Zou,ACS Appl.Mater.Interfaces 2016,8,23868)提出了一种基于PEN衬底的柔性自驱动光电探测器；Li liang等(H.Lu,W.Tian,F.Cao,Y.Ma,B.Gu,L.Li,Adv.Funct.Mater.2016,26,1296)将太阳能电池与柔性钙钛矿光电探测器进行集成，得到了柔性自驱动探测器。针对光电探测器的探测范围问题，Iman Roqan等(N.Alwadai,M.A.Haque,S.Mitra,T.Flemban,Y.Pak,T.Wu,I.Roqan,ACS Appl.Mater.Interfaces2017,9,37832)利用Gd掺杂的氧化锌与钙钛矿材料相结合，成功将钙钛矿光电探测器的探测波长提高到1000nm以上。然而，目前的研究还无法同时实现光电探测器的自驱动和宽光谱探测。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术存在的缺陷，提出一种可同时实现宽光谱探测和自驱动的光电探测器及其制备方法。本发明利用氧化铜纳米线的窄带隙与钙钛矿材料能级匹配的特点，以柔性碳纤维为基材，得到了碳纤维/电子传输层/钙钛矿吸光层/CuO/电子阻挡层/Cu线的器件结构，可同时实现自驱动和宽光谱探测。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种柔性自驱动的宽光谱光电探测器，包括A和B两个部分，其中，A部分包括碳纤维、依次形成于碳纤维表面的电子传输层和钙钛矿吸光层，B部分包括铜线、依次形成于铜线表面的电子阻挡层和氧化铜层，A部分与B部分绞合形成双绞线结构，使钙钛矿吸光层与氧化铜层接触，其中，氧化铜层既作为空穴传输层，又作为辅助吸光层，以实现自驱动和宽光谱探测。