[发明专利]一种钙钛矿光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿光电探测器及其制备方法，其中，所述钙钛矿光电探测器自下而上依次包括：衬底、TCO层、半导体层、钙钛矿层以及电极，其中，所述半导体层为超宽禁带半导体。本发明通过在钙钛矿光电探测器中引入超宽禁带半导体层，可以阻挡空穴进入电子传输层，并且可以钝化钙钛矿表面，获得更好钙钛矿光电探测器的响应，扩大了器件应用范围。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种钙钛矿光电探测器及其制备方法。

背景技术

在光电领域中，无机材料的研究一般成本高，周期长，并且工艺过程复杂。近些年新发掘的新型光电功能材料钙钛矿由于成本低、制备简单、且光电特性优异，再加上钙钛矿材料的本征特性包括高吸收系数、高载流子迁移率、制备简单等优点而备受关注。其中，有机无机杂化钙钛矿由于突出的光电特性而被广泛应用到光电领域如太阳能电池、晶体管以及光电探测器方向。

自钙钛矿材料用于太阳能电池以来，短短几年时间便经历了十分蓬勃的发展，迅速成为光电子领域研究的热门。与钙钛矿太阳能电池优异的性能相似，研究表明，基于钙钛矿材料有望研制出新一代低成本、高性能光电探测器，包括微晶/多晶薄膜、块体单晶和低维纳米单晶等，且不同形貌的钙钛矿材料在性能上也展示出很大的不同。

然而，现有的钙钛矿光电探测器在光生电子、空穴在界面处的复合问题较为显著，这大大限制了其在光电探测器件中的应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种钙钛矿光电探测器及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种钙钛矿光电探测器，自下而上依次包括：衬底、TCO层、半导体层、钙钛矿层以及电极，其中，所述半导体层为超宽禁带半导体。

在本发明的一个实施例中，所述TCO层的材料为ITO、FTO或者AZO。

在本发明的一个实施例中，所述半导体层的材料为氧化镓或者氮化铝等超宽禁带半导体，其厚度为5-30nm。

在本发明的一个实施例中，所述钙钛矿层为有机无机杂化钙钛矿或者全无机钙钛矿。

在本发明的一个实施例中，所述电极为金属电极、透明导电氧化物电极或者碳电极。

在本发明的一个实施例中，所述TCO层和所述半导体层之间还包括电子传输层。

在本发明的一个实施例中，所述钙钛矿层和所述电极之间还包括空穴传输层。

本发明的另一个实施例还提供了一种钙钛矿光电探测器的制备方法，包括：

选取一定衬底，并采用原子层沉积或磁控溅射工艺在所述衬底上生长TCO层；

采用化学气相沉积、原子层沉积、分子束外延或磁控溅射工艺在腔室中生长超宽禁带半导体材料，以在所述TCO层上形成超宽禁带半导体层；

采用旋涂工艺或蒸镀工艺，在所述超宽禁带半导体层上沉积钙钛矿层；

采用掩膜法，通过蒸镀、ALD或刮涂工艺在样品顶部生长电极，以完成器件的制备。

在本发明的一个实施例中，在生长超宽禁带半导体材料之前，还包括：

采用旋涂或ALD方法在所述TCO层上生长电子传输层。

在本发明的一个实施例中，在生长电极之前，还包括：

在所述钙钛矿层上生长空穴传输层。

本发明的有益效果：

本发明通过在钙钛矿光电探测器中引入超宽禁带半导体层，可以阻挡空穴进入电子传输层，并且可以钝化钙钛矿表面，获得更好钙钛矿光电探测器的响应，扩大了器件应用范围。