[发明专利]一种用于钙钛矿光电探测器的光学调制层及其应用

说明书

本发明公开了一种用于钙钛矿光电探测器的光学调制层，包括下层的电介质层和上层的光反射膜层，电介质层选自Si、ZnO、ZnS、Si₃N₄、Al₂O₃、SiO₂和TiO₂中的一种，光反射膜层选自Au、Ag、Al、Cu、Ni、Pt、Ti、TiN和ZrN中的一种。本发明还公开了一种钙钛矿光电探测器，包括自下而上依次组成的衬底、底层电极、光吸收层、顶层电极和所述的光学调制层。光学调制层覆盖在钙钛矿光电探测器的顶层电极上，与钙钛矿光电探测器整个器件耦合实现具有波长选择性的完美吸收，增强入射到钙钛矿光电探测器中的光能量，从而进一步提高光响应度。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，具体涉及一种用于钙钛矿光电探测器的光学调制层及其应用。

背景技术

光电探测器在光通信、自动控制、视频成像、生化传感器、夜视和导弹制导等领域被广泛应用，需要宽光谱探测，高量子效率，高灵敏度，使用便捷，可以低成本大规模制备。

一般而言，按照器件结构光电探测器可分为二极管式、光电导式以及晶体管式。二极管式光电探测器是目前应用比较普遍的一种结构，类似于光伏电池器件，通过光照在光敏层中生成光生载流子对并被p-n结的内建电场分离输运到对应电极。光电导式的光电探测器则基于光电导效应，在光照射下材料光电导效应产生过程载流子，过剩载流子在偏置电压下被分离并在电极处被收集。晶体管式的光电探测器在器件中加入了栅极和介电层，可以减少噪声电流，放大电信号，并提高响应度R和增益G。

然而，不管是何种结构，对于光电探测器而言均需要较大的光吸收，因为只有提高光吸收才能有更多的载流子产生，从而提高响应度。现有的光电探测器件多需要透明电极，这是因为采用透明电极能够有效提高光的透射，以便光吸收层能够更好的吸收太阳光。但是这种方式无疑给光电探测器的制备带来一定难度，特别是透明电极的制备。

公开号为CN106898697A的专利说明书公开了一种新型钙钛矿光电探测器，包括在导电基底上通过原子层沉积技术生长的TiO₂致密层作为电子传输层，接着制备一层有机无机杂化钙钛矿薄膜作为光敏层，随后沉积一层spiro-OMeTAD空穴传输层，接着沉积一层无机氧化物界面修饰层，包括MoO₃、WO₃或者V₂O₅的一种，最后沉积一层Au或者Ag作为金属电极。但是该专利仅提出了一种基于有机无机杂化钙钛矿薄膜的光电探测器结构，而且这种结构对于光电探测器而言是一种普适性结构，对于如何增强光的吸收、提高光响应度等问题并没有提出解决方案。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种用于钙钛矿光电探测器的光学调制层，可覆盖在钙钛矿光电探测器的顶层电极上，与钙钛矿光电探测器整个器件耦合实现具有波长选择性的完美吸收，增强入射到钙钛矿光电探测器中的光能量，从而进一步提高光响应度。

一种用于钙钛矿光电探测器的光学调制层，包括下层的电介质层和上层的光反射膜层，所述电介质层选自Si、ZnO、ZnS、Si₃N₄、Al₂O₃、SiO₂和TiO₂中的一种，所述光反射膜层选自Au、Ag、Al、Cu、Ni、Pt、Ti、TiN和ZrN中的一种。

可根据实际所需吸收波长范围、半峰宽、强度等选择不同电介质层和光反射膜层的材料组合。

作为优选，所述电介质层选自ZnO、Al₂O₃、SiO₂和TiO₂中的一种。

作为优选，所述光反射膜层选自Au、Ag和TiN中的一种。