[发明专利]一种镱和铒共掺杂的钙钛矿薄膜及其在光电探测器中的应用

说明书

本发明公开一种镱和铒共掺杂的钙钛矿薄膜及其在光电探测器中的应用，所述钙钛矿薄膜制备过程如下：（1）将BAI、FAI和PbI₂溶于DMF中，室温下搅拌后，静置得到溶液A；（2）将Yb₂O₃粉末溶于水，加热至90‑110℃，加入浓HCl至溶液变澄清蒸干得到YbCl₃粉末，将YbCl₃粉末溶于水得到YbCl₃的水溶液B；（3）按照步骤（2）的方法由Er₂O₃粉末制备ErCl₃粉末，将ErCl₃粉末溶于水得到ErCl₃的水溶液C；（4）将等体积的B溶液与C溶液加入A溶液中搅拌得到溶液D；（5）硅片预热，将溶液D滴在硅片上，旋涂，烘干，即得镱和铒共掺杂的薄膜。

技术领域

本发明属光电探测器领域，具体涉及一种镱和铒共掺杂的钙钛矿薄膜及其在光电探测器中的应用。

背景技术

近年来，三维有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿由于大的吸收系数，高载流子迁移率，小的激子结合能和长的电荷载流子扩散长度，在光伏和光电子领域（如太阳能电池、发光二极管和光电探测器）引起了研究人员的兴趣。然而这些三维钙钛矿材料最显著的缺点是稳定性差，特别是在潮湿和高温的环境下。准二维与三维钙钛矿相比，具有更好的稳定性，并与其他用于组装光伏或光电器件的功能层具有更好的兼容性，是光伏领域的新兴材料。但是由于钙钛矿在制备过程中（如：衬底、前驱体化学计量、退火时间和温度）会引起晶格缺陷，特别是晶界和晶内缺陷导致光致发光复合寿命远短于单晶钙钛矿晶体。在应用过程中缺陷的出现会显著降低器件的效率。因此寻求减少二维钙钛矿薄膜缺陷的方法对拓展二维钙钛矿材料的应用领域具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镱和铒共掺杂的钙钛矿薄膜及其在光电探测器中的应用。本发明的Yb³⁺和Er³⁺共掺杂的钙钛矿薄膜有效降低二维钙钛矿材料BA₂FAPb₂I₇缺陷发光的方法。将优化过的BA₂FAPb₂I₇薄膜作为光吸收材料，制备成光电探测器，并获得了优异的光电性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种镱和铒共掺杂的钙钛矿薄膜，通过下述过程获得：

（1）制备溶液A

将BAI、FAI和PbI₂按照摩尔比2:1:2溶于DMF中，室温下搅拌5h~7h后，静置至少2h后得到溶液A；

（2）制备溶液B

将Yb₂O₃粉末溶于水，加热至90~110℃，加入浓HCl溶液至溶液变澄清，145~155℃蒸干得到YbCl₃粉末，将YbCl₃粉末溶于水得到YbCl₃的水溶液B；

（3）制备溶液C

将Er₂O₃粉末溶于水，加热至90~110℃，加入浓HCl溶液至溶液变澄清，145~155℃蒸干得到ErCl₃粉末，将ErCl₃粉末溶于水得到ErCl₃的水溶液C；

（4）制备溶液D

将等体积的B溶液与C溶液加入A溶液中搅拌3~5h得到溶液D；

（5）结晶