[发明专利]一种钙钛矿柔性光探测器及其制备方法

说明书

本发明一种钙钛矿柔性光探测器及其制备方法，包括如下步骤，步骤1，制备钙钛矿溶液；步骤2，在清洗干燥后的柔性基片上通过单向刮刀法制备钙钛矿薄膜，得到钙钛矿柔性薄膜；步骤3，将制备得到的钙钛矿柔性薄膜进行退火处理；步骤4，在退火后的钙钛矿柔性薄膜上蒸镀金电极，得到钙钛矿柔性光探测器。该薄膜相比较于传统旋涂法制备的钙钛矿薄膜，在性能上具有结晶质量高，晶界少，吸收波段宽，载流子寿命长，空气稳定好等优点，在制备技术上，成本低，生产工艺简单，能耗低而且能大规模生产。基于本发明的钙钛矿柔性光探测器具有十分优异的光探测率、光响应度、弯曲稳定性和器件寿命。

技术领域

本发明涉及柔性光探测器，具体为一种钙钛矿柔性光探测器及其制备方法。

背景技术

有机-无机钙钛矿由于具有宽的光吸收和载流子传输距离，在光电领域引起了巨大的研究热潮。基于钙钛矿大尺寸单晶的光探测器取得了优异的性能。然而大尺寸钙钛矿单晶却无法采用连续的卷对卷技术制备以及柔性器件制备。虽然基于钙钛矿薄膜的光探测器具有重量轻、可大尺度制备和可柔性制备的优点；然而目前制备的钙钛矿纳米颗粒薄膜存在大量的晶界和缺陷，导致光生载流子复合严重，限制了量子效率和载流子寿命，成为钙钛矿柔性光探测器的进一步发展的瓶颈。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种钙钛矿柔性光探测器及其制备方法，制备得到的钙钛矿薄膜质量接近单晶，使得基于此钙钛矿薄膜的柔性光探测器具有非常优异的光探测率、响应率、弯曲稳定性和器件寿命。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种钙钛矿柔性光探测器制备方法，包括如下步骤，

步骤1，制备钙钛矿溶液；

步骤2，在清洗干燥后的柔性基片上通过刮刀法制备钙钛矿薄膜，得到钙钛矿柔性薄膜；

首先，将清洗干燥后的柔性基片固定在热台的工作平面上，并在80-140 ºC温度下预热5分钟；

其次，固定刮刀并调节刮刀与水平基片夹角为30-90°，调节刮刀和柔性基片之间狭缝距离保持固定；通过滴加钙钛矿溶液填充柔性基片和刮刀之间的狭缝；

最后，在低于80%湿度的空气或者氮气环境下，控制热台温度在80-140℃，以10-50mm/min的速度单向水平移动刮刀，拖动钙钛矿溶液在柔性基片上成膜，得到纤维晶具有单晶性质的钙钛矿取向单晶纤维柔性薄膜，即所述的钙钛矿柔性薄膜；

步骤3，将制备得到的钙钛矿柔性薄膜进行退火处理；

步骤4，在退火后的钙钛矿柔性薄膜上蒸镀金电极，得到钙钛矿柔性光探测器。

优选的，步骤2中，刮刀和柔性基片之间狭缝距离为50到200 μm。

优选的，步骤2中，所述滴加的钙钛矿溶液的体积与钙钛矿薄膜面积关系为3~5μL/cm²。

优选的，步骤1中，制备钙钛矿溶液时；

将有机-无机卤素钙钛矿前驱体加入有机溶剂中，浓度在0.5 M到1.2M之间；将混合均匀后的溶液置于60 ºC下搅拌2小时，然后冷却至室温并搅拌四小时以上；以0.45 μm孔径的聚四氟乙烯过滤膜过滤得到钙钛矿溶液备用；

其中，所述有机-无机卤素钙钛矿分别为MAPbI₃或MAPbBr₃；其对应的前驱体分别为MAI和PbI₂，以及 MABr和PbBr₂；对应的前驱体的摩尔配比为MAI:PbI₂=1:（0.5-1.5），MABr:PbBr₂=1:（0.5-1.5）；

所述的有机溶剂分别为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或γ-丁内酯。