[发明专利]一种基于电荷窄化收集效应的双功能探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种基于电荷窄化收集效应的双功能探测器及其制备方法。一种基于电荷窄化收集效应的双功能探测器，从下至上依次包括玻璃基板、透明导电电极层、空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极层，所述钙钛矿活性层的原料组成包括典型卤素钙钛矿材料，卤素替代固溶体钙钛矿材料，一价阳离子替代的钙钛矿材料，金属替代固溶体钙钛矿材料，以及二维钙钛矿材料这5类材料中的任意一种或多种。本发明提供了一种基于电荷窄化收集效应的双功能探测器及其制备方法，成功解决了钙钛矿光电探测器的半波峰宽大的问题。

技术领域

本发明涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种基于电荷窄化收集效应的双功能探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器是一种通过光电效应来检测和测量光性质的装置，通常表现为光电流，通过电流可以推算得到所探测光波的相应信息。光电探测器的广泛地应用在各个方面，包括监控成像，测绘探测，环境监控和生化医疗等。目前光探测器主要分成四个大类，即有机材料探测器，无机材料探测器，量子点材料探测器，钙钛矿材料探测器。尽管前三类探测器的技术以及较为成熟，但是具有制作工艺较为复杂，成本较高，驱动电压高等问题，限制了其更为广泛的应用与技术革新。而有机-无机卤化物钙钛矿材料以其高电荷载流子迁移率，高光吸收系数，可溶液制备，制作成本低等特点，在光探测器应用方面有着巨大的前景，目前已成为世界各课题组主要研究的内容之一。

目前钙钛矿可见光探测器的发展瓶颈除了稳定性差、寿命短外，其半波峰宽较大也是一个亟待解决的问题。由于半波峰宽较大，当探测器探测某一较窄波长范围内的光波如黄光时，由于黄光波长范围为577nm～597nm，所需要精确探测黄光的探测器半波峰宽就只有20nm，而半波峰宽较大的探测器对某一较窄波长范围内的光波无法实现精确探测。

发明内容

本发明的目的在于：为解决钙钛矿光电探测器的半波峰宽大的问题，提供了一种基于电荷窄化收集效应的双功能探测器及其制备方法。

本发明的技术方案是构造一种基于电荷窄化收集效应的双功能探测器，从下至上依次包括玻璃基板、透明导电电极层、空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极层，所述钙钛矿活性层的原料组成包括化学式为ABM₃的典型卤素钙钛矿材料，化学式为ABM¹_xM²_3-x(0＜x＜3)的卤素替代固溶体钙钛矿材料，化学式为A¹_yA²_1-yBM(0＜y＜1)的一价阳离子替代的钙钛矿材料，化学式为AB¹_zB²_1-zM(0＜z＜1)的金属替代固溶体钙钛矿材料，以及二维钙钛矿材料这5类材料中的任意一种或多种，其中，A、A¹、A²为一价非配位阳离子，包括Cs、CH₃NH₃、C(NH₂)₂；B、B¹、B²为二价P区金属，包括Pb、Sn、Ge；M、M¹、M²为与金属配位的卤素阴离子，包括F、Cl、Br、I。

优选地，所述钙钛矿活性层的厚度为600nm～2000nm，其能带差为0.1～1eV。

优选地，所述透明导电电极层的原料为氧化铟锡、金、银、铝电极、银纳米线和导电高分子薄膜中的任意一种，且其厚度为2～30nm。

优选地，所述空穴传输层的原料组成为PEDOT:PSS、CuSCN、CuI和NiO_m(m＝2或4)中的任意一种。

优选地，所述电子传输层的原料组成为PC₆₁BM、TiO₂和ZnO中的任意一种。