[发明专利]一种硫化钼钙钛矿复合柔性光探测阵列器件及其制备方法

说明书

本发明属于微纳制造与光电子器件相关技术领域，其公开了一种硫化钼钙钛矿复合柔性光探测阵列器件及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：(1)采用化学气相沉积工艺制备连续硫化钼薄膜；(2)将连续硫化钼薄膜刻蚀成多个硫化钼薄膜块以形成硫化钼薄膜方形阵列，并在每个硫化钼薄膜块上制备金属对准标记；(3)将所述硫化钼薄膜方形阵列及所述金属对准标记同步转移至柔性基底表面上；(4)在所述硫化钼薄膜的表面制备金属电极，并在所述硫化钼薄膜方形阵列的外侧形成疏水层；(5)将钙钛矿溶液涂覆在所述硫化钼薄膜的表面以形成钙钛矿薄膜阵列，并进行封装，直至制备完成。本发明提高了质量，灵活性及稳定性较好，响应速度快。

技术领域

本发明属于维纳制造与光电子器件相关技术领域，更具体地，涉及一种硫化钼钙钛矿复合柔性光探测阵列器件及其制备方法。

背景技术

半导体光探测器是通过入射光激发光生载流子，将光信号转变为电信号的一种光电器件，能够分辨光信号的有无、强弱、位置、波段等信息。探测波长根据半导体材料的禁带宽度可以从紫外、可见、一直到近红外和中远红外波段等。半导体探测器无论在军用还是民用领域，均是各类系统中的关键器件，有着无法替代的作用，产品用量极大，范围极广，高性能光探测器的研究与发展具有重要意义。

早期光探测器主要是硅基光电二极管，然而工作需要加入昂贵的滤光片，且抗高能辐射的能力较差，期间容易老化，工作时还需要制冷。这些硅基光电二极管无法克服的缺点使得各类新型光探测器件的研究受到重视。有机材料、纳米线、量子点等被尝试用于光探测领域，并取得了较好的效果，然而在光探测效率、响应速度、稳定性等方面仍然存在明显缺陷。近年来以MoS₂为代表的过渡金属硫族化合物由于其突出的光学特性和电学特性而受到广泛关注，各种基于二维薄膜碎片的光探测器表现出良好的光响应特性，然而薄膜非常薄，光吸收率也非常低，如此严重限制了性能的提升。而且，这些探测器是由机械剥离碎片构成的单个器件，难以实现面阵型器件的制备和批量生产。此外，随着便携式设备的快速发展，柔性光探测器的需求愈加强烈。相应地，本领域存在着发展一种性能较好的硫化钼钙钛矿复合柔性光探测器件及其制备方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种硫化钼钙钛矿复合柔性光探测阵列器件及其制备方法，其基于现有光探测器的制备及工作特点，研究及设计了一种性能较好的硫化钼钙钛矿复合柔性光探测阵列器件及其制备方法。本发明将硫化钼薄膜与钙钛矿薄膜进行结合以充分利用两者的优异特性，同时形成的异质结能够加快载流子的分离，提高探测器的灵敏度及响应速度，且使得探测器具有较好的稳定性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种硫化钼钙钛矿复合柔性光探测阵列器件的制备方法，该制备方法主要包括以下步骤：

(1)采用化学气相沉积工艺制备连续硫化钼薄膜；

(2)采用等离子体将连续硫化钼薄膜刻蚀成多个硫化钼薄膜块以形成硫化钼薄膜方形阵列，并制备金属对准标记；

(3)将所述硫化钼薄膜方形阵列及所述金属对准标记同步转移至柔性基底表面上；

(4)采用光刻套刻与镀膜工艺在所述硫化钼薄膜的表面制备金属电极，并采用光刻套刻与分子自组装技术在所述硫化钼薄膜方形阵列的外侧形成疏水层；

(5)将钙钛矿溶液涂覆在所述硫化钼薄膜的表面以形成钙钛矿薄膜阵列，并进行封装以得到硫化钼钙钛矿复合柔性光探测阵列器件。

进一步地，所述硫化钼薄膜方形阵列为m行n列，其中m与n均为介于2～10之间的正整数。

进一步地，所述光探测阵列器件形成有多个硫化钼钙钛矿异质结薄膜，所述硫化钼钙钛矿异质结薄膜与所述金属电极相连接。

进一步地，所述柔性基底为PET基底、PEN基底及PDMS基底中的一种。