[发明专利]一种以钙钛矿材料为基础的集成电路及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以钙钛矿材料为基础的集成电路及其制备方法，所述集成电路包括电源和器件层，电源为器件层提供电能；所述电源由N个钙钛矿太阳能电池串联组成，N为≥1的自然数，N个钙钛矿太阳能电池共用一个钙钛矿吸收层；所述器件层中的器件固定设置在电源的钙钛矿吸收层上。本发明首次将钙钛矿太阳能电池直接作为集成电路的电源，工艺简单，成本低廉，性能优异；该集成电路自带可供电的钙钛矿电池，无需外部偏压即可工作。此外，可以通过将多个电池串联，获得不同的电压的电池组，满足不同集成电路工作时对电压值的需要。

【技术领域】

本发明属于钙钛矿太阳能电池和集成电路领域，具体涉及一种以钙钛矿材料为基础的集成电路及其制备方法。

【背景技术】

随着科技进步经济快速发展，全球已经进入了微电子时代，集成电路已经成为各类电子产品不可缺少的一部分。发展高效可用的集成电路是电子元件走向微小型化、低功耗、智能化和高可靠性基本前提。从1942年世界上第一台巨型电子计算机到现在各种微型电子产品内置的集成电路或者芯片，均是集成电路快速发展的结果。

目前，小型化的集成电路主要是制备在硅等传统半导体晶圆上。然而，传统半导体制备工艺复杂，制备成本较高。因此，开发新型低廉高效半导体材料用于集成电路制备是实现低成本集成电路广泛推广应用的技术基础。近年来，一种基于ABX₃结构的新型钙钛矿半导体材料由于具大的吸光系数，高的载流子迁移率和长的载流子扩散长度等优异的性质实现了最高认证效率已达到了24.2％光电转换效率。除了太阳能电池，该类钙钛矿吸收层在其他器件研究中，如激光器、探测器和LED等中也实现了较高的性能。更重要的是，钙钛矿制备工艺简单，成本低廉，结合其优异的光电特性，使得钙钛矿吸收层在制备高性能集成电路方面具有光明的前景和优势。

传统集成电路工作时都需要外部提供电压，对器件集成和使用带来不便。而如果将工作电压源与集成电路集成在一起，那么就可以实现集成电路自供电压工作，并且可以通过外部光照控制集成电路上的电压源，进而更容易实现光通讯。一般来说，只要给集成电路提供电压(无需提供电流)，集成电路便可以工作。而结合钙钛矿优异的光电特性，很容易实现可以提供电压的电池。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种以钙钛矿材料为基础的集成电路及其制备方法，用于解决将钙钛矿太阳能电池和传统的集成电路结合的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种以钙钛矿材料为基础的集成电路，包括电连接的电源和器件层；所述电源由N个钙钛矿太阳能电池串联组成，N为≥1的自然数，N个钙钛矿太阳能电池共用一个钙钛矿吸收层；所述器件层包括器件和平面型光探测器，器件和平面型光探测器均固定设置在钙钛矿吸收层上；器件和钙钛矿太阳能电池电连接，平面型光探测器和钙钛矿太阳能电池电连接。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述钙钛矿吸收层为钙钛矿薄膜、钙钛矿单晶或钙钛矿单晶薄片。

优选的，所述钙钛矿薄膜的厚度≤1mm；所述钙钛矿单晶的尺寸≥1μm，钙钛矿单晶在放大倍数1000倍以上能看出晶粒或缺陷；所述钙钛矿单晶薄片的厚度范围为1nm-5mm，钙钛矿单晶薄片在放大倍数1000倍以上能看出晶粒或缺陷。

优选的，所述钙钛矿太阳能电池为平面型钙钛矿太阳能电池或堆叠型钙钛矿太阳能电池；所述平面型钙钛矿太阳能电池的正电极和负电极在钙钛矿吸收层的同一侧；所述堆叠型钙钛矿太阳能电池的正电极和负电极分别在钙钛矿吸收层的两侧。

优选的，所述平面型钙钛矿太阳能电池的正电极和负电极直接堆叠在钙钛矿吸收层上，正电极和负电极为两种类型的电极材料；钙钛矿吸收层的下表面固定连接有基底。

优选的，所述平面型钙钛矿太阳能电池的正电极和钙钛矿吸收层之间设置有空穴传输层；钙钛矿吸收层的下表面固定连接有基底。