[发明专利]一种基于空穴传输层的钙钛矿光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于空穴传输层的钙钛矿光电探测器及其制备方法，涉及光电探测器件技术领域，包括从下到上依次设置的透明衬底、导电阳极、电子传输层、钙钛矿光活性层、空穴传输层以及金属阴极；所述钙钛矿空穴传输层为Car‑4‑TPA，分子结构简单，空穴迁移率高、电导率高和溶解性好，且能级较高，由所述空穴传输材料制备的钙钛矿光电探测器的反向注入少，有效地提高了钙钛矿光电探测器的暗态电流，同时能够提升其光电流，从而提升了器件的探测率。与传统器件所使用的Spiro‑OMeTAD相比，其空穴传输层不需要氧化，能够有效地减少水氧对器件的侵蚀，从而提高钙钛矿光电探测器件的稳定性和寿命。

技术领域

本发明涉及光电探测器件技术领域，更具体的是涉及一种基于空穴传输层的钙钛矿光电探测器及其制备方法。

背景技术

随着人类社会的发展，人类迈入了信息时代，互联网在将社会带入智能化、自动化和高速化的同时，也对各种设备在高效化、集成化、多功能化、节能化和小型化以及环保化等方面提出了更高的要求。由于传统电子设备难以同时满足如此多的指标要求，一大批新兴的多功能、集成化和智能化的一体化设备应运而生。其中，光电探测器(photodetector)由于可用于机器视觉、航天技术、导弹尾焰预警、空间探测传输、非视距保密光通信、海上破雾引航、高压电晕监测、野外火灾遥感、生化检测等军用和民用设备中，而成为科研界最受关注的光电器件之一。

近年来，新一代的钙钛矿光电探测器(Perovskitephotodetector)，具备材料来源范围广、易于低温柔性大面积制备、光谱响应范围可调节等优势，成为了有机光伏领域的另一个研究热点。OPD应用前景广阔，在工业自动化、航空航天、火灾预警、遥感控制、通讯通信等领域具有广泛的应用。

在光电探测器中，空穴传输层的使用能有效地阻挡电子，增加阳极对空穴的收集，提高空穴在器件中的传输效率，从而改善器件性能。然而在钙钛矿光电探测器中，应用最广的空穴传输材料Spiro-OMeTAD合成复杂，载流子迁移率低，市场价格较高，且性质不稳定，需要高真空等高能耗加工过程，这严重制约了钙钛矿光电探测器效率的进一步提升及商业化生产的实现，这是目前钙钛矿光电探测器领域面临的一个非常重要的问题。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决传统空穴传输层材料Spiro-OMeTAD迁移率低、器件稳定性差和寿命较短的技术问题，本发明提供一种基于空穴传输层的钙钛矿光电探测器及其制备方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种基于空穴传输层的钙钛矿光电探测器，包括从下到上依次设置的透明衬底、导电阳极、电子传输层、钙钛矿光活性层、空穴传输层以及金属阴极，空穴传输层为Car-4-TPA的小分子层。

进一步地，所述透明衬底的材质为玻璃或透明聚合物；所述透明聚合物为聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂或聚丙烯酸中的一种或多种。

进一步地，所述导电阳极的材质为氧化铟锡(ITO)、石墨烯(Graphene)或碳纳米管(Carbon Nanotube)中的任意一种或多种的组合。

进一步地，所述电子传输层的材料为SnO₂，电子传输层的厚度为20～30nm。

进一步地，所述钙钛矿光活性层采用材料为MAPbI₃，钙钛矿光活性层的厚度为300～700nm。

进一步地，所述空穴传输层为一种命名为Car-4-TPA的小分子，空穴传输层的厚度为30～60nm，其化学结构式式如下：

进一步地，所述金属阴极材料为银、铝或铜的一种或多种，金属阴极的厚度为100～200nm。

一种基于空穴传输层的钙钛矿光电探测器的制备方法，包括以下步骤：