[发明专利]一种宽带近红外光电探测器及其制备方法

说明书

一种宽带近红外光电探测器及其制备方法，属于光电探测技术领域。由ITO导电玻璃衬底、PTAA空穴传输层、钙钛矿CH₃NH₃PbI₃有源层、PTB7‑Th/F8IC有机异质结层、C₆₀电子传输层、BCP阴极缓冲层和Cu阴极组成。本发明通过将有机给体材料PTB7‑Th与有机受体材料F8IC共混形成异质结，进一步与有机无机杂化钙钛矿CH₃NH₃PbI₃相结合，从而实现探测器的300～1000nm超宽波长探测并且拥有1ns以下的超快速响应，解决了有机无机杂化钙钛矿材料自身光吸收波段局限于紫外到可见光区域，应用受到诸多方面的限制的问题。

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种基于有机无机杂化钙钛矿与有机聚合物体异质结相结合的宽带近红外光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器属于高度灵敏的光探测工具，无论是在军事上还是国民经济都有着重要应用，红外波段的探测具体可涉及到军事红外遥感、导弹制导、热成像等；紫外到可见光波段有UV检测、图像传感、射线检测以及光通信等领域的应用。有机无机杂化钙钛矿材料有光吸收系数高、载流子迁移率高、激子扩散长度长等优点，在太阳能电池领域已经取得突破性进展，同时它也是制造高性能光电探测器的绝佳材料。有机无机杂化钙钛矿光电探测器的制备方法简单，成本低廉，为规模化制造提供了先决条件。然而，有机无机杂化钙钛矿材料自身光吸收波段局限于紫外到可见光区域，这使得其应用受到诸多方面的限制，有研究者通过技术手段拓宽钙钛矿的吸收范围，却只能得到红外波段较低的探测率，或者牺牲器件的快速响应。如何制造能探测更宽波段的光、并且保持高探测率的钙钛矿探测器成为研究热点。另一方面，对于光电探测器本身而言，自身的暗电流是影响其性能的关键因素，反映了器件优劣，暗电流低的探测器拥有更少的缺陷及杂质复合，保证器件的快速响应。所以相关研究必须制造暗电流足够低的、具有超快响应的探测器。

发明内容

针对背景技术中所阐述的问题，本发明提供一种基于有机无机杂化钙钛矿与有机聚合物体异质结相结合的宽带近红外光电探测器及其制备方法，以解决有机无机杂化钙钛矿探测器探测波段窄、响应速度不够快等问题。

作为光电探测器材料来说，有机无机杂化钙钛矿材料有较低陷阱密度、长载流子扩散长度、长载流子寿命等性质，由此制备的光电探测器件往往可以得到较大的探测率，但由于钙钛矿材料本身的光吸收局限于紫外到可见光区域，由此制得的器件应用领域受到限制。本发明通过将有机给体材料 PTB7-Th(poly[4,8-bis(5-(2-ethylhexyl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene -co-3-fluorothieno[3,4-b]thiophene-2-carboxylate])与有机受体材料F8IC(一种基于 2-(5,6-difluoro-3-oxo-2,3-dihydro-1H-inden-1-ylidene)malononitrile(2FIC)合成的稠环化合物；合成方法参照参考文献¹)共混形成体异质结，进一步与有机无机杂化钙钛矿CH₃NH₃PbI₃相结合，钙钛矿材料响应紫外到可见光区域的光信号，异质结材料响应近红外区域的光信号；同时钙钛矿和PTB7-Th/F8IC异质结都拥有较高的载流子迁移率，整体器件实现了超宽波长探测并且拥有低暗电流和超快速响应。