[发明专利]一种基于ZnO/CsPbBr3/MoO3结构的纯无机光电探测器

说明书

本发明提出了一种FTO/ZnO纳米棒/CsPbBr₃/MoO₃/Au结构的纯无机自驱动光电探测器及其制备方法，其具体结构为FTO衬底层，ZnO纳米棒为电子传输层，CsPbBr₃钙钛矿为吸光层，半导体氧化物MoO₃为空穴传输层，金属电极是由Au组成。采用旋涂、水浴、两步法合成、蒸镀等方法制备。本发明利用了ZnO纳米棒/CsPbBr₃形成的全无机异质结结构及以半导体氧化物MoO₃为空穴传输层，使本发明具有高稳定性和低廉成本，且响应度和探测度分别为0.45A/W和1.76×10¹³cmHz^1/2/W，同时器件具有自驱动能力，工作时不需要外加偏压，低功耗工作，节约能源。本发明操作步骤简单，实验成本低廉，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及半导体纳米材料以及光电探测器技术领域，尤其是涉及一种基于ZnO/CsPbBr₃/MoO₃结构的自驱动高稳定性纯无机钙钛矿材料的光电探测器。

背景技术

有机无机杂化卤化铅钙钛矿材料近年来引起了广泛的关注，它们具有较大的吸收系数，长的载流子寿命和扩散长度，因而在太阳能电池、LED、光电探测器和激光器中都有较多应用。然而，较差的稳定性使得有机无机杂化卤化铅钙钛矿在空气中水、氧分子的影响下很容易分解，限制了其在光电器件中的发展[1]。而纯无机钙钛矿材料被证明具有更高的化学稳定性和电学性能[2-4]，因此基于纯无机钙钛矿光电探测器的性能研究具有极大的研究意义，同时系统研究其稳定性具有重要的研究价值。

【参考文献】

[1]X.Tang,Z.Zu,H.Shao,W.Hu,M.Zhou,M.Deng,W.Chen,Z.Zang,T. Zhu andJ.Xue,Nanoscale,2016,8,15158.

[2]R.J.Sutton,G.E.Eperon,L.Miranda,E.S.Parrott,B.A.Kamino,J.B. Patel,M.T.M.B.Johnston,A.A.Haghighirad,D.T.Moore and H.J. Snaith,Adv.Energy Mater.,2016,6,1502458.

[3]X.Li,D.Yu,F.Cao,Y.Gu,Y.Wei,Y.Wu,J.Song and H.Zeng,Adv.Funct.Mater.,2016,26,5903.

[4]M.Kulbak,S.Gupta,N.Kedem,I.Levine,T.Bendikov,G.Hodes and D. Cahen,J.Phys.Chem.Lett.,2016,7,167.

发明内容

基于上述技术背景，本发明提供一种基于FTO/ZnO纳米棒 /CsPbBr₃/MoO₃/Au结构的自驱动高稳定性纯无机光电探测器及其制备方法。

本发明是这样实现的。它主要由透明导电玻璃、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、金属电极组成，其中电子传输层由在ZnO种子层上生成的ZnO 纳米棒构成，同时也是空穴阻挡层，钙钛矿吸光层是通过两步法合成的钙钛矿 CsPbBr₃构成，空穴传输层是由MoO₃构成，同时也是电子阻挡层，金属电极为 Au膜。

本发明的具体制备流程和工艺如下：

(1)分别用去离子水、丙酮、酒精超声透明导电玻璃FTO各15分钟，然后用紫外臭氧环境处理30分钟。