[发明专利]一种利用反溶剂一步法制备钙钛矿光电探测器的方法

说明书

本发明提供了一种利用反溶剂一步法制备钙钛矿光电探测器的方法，所述钙钛矿光电探测器包括导电基底、空穴传输层、钙钛矿薄膜、电子传输层和金属电极，其中钙钛矿薄膜利用反溶剂叔戊醇制备得到。本发明制备的探测器，在光功率密度为6.37 μW/cm²的532 nm激光二极管照射并且偏压为‑2 V的情况下，响应度达到了1.56 A/W，探测度达到了1.47×10¹² Jones，线性动态范围达到了110 dB。此外，相比较传统的反溶剂，叔戊醇造价低廉并且不受危化品管制，为制备高性能垂直结构钙钛矿光电探测器提供了参考。

技术领域

本发明涉及光电子材料与器件领域，具体涉及一种利用反溶剂一步法制备钙钛矿光电探测器的方法。

背景技术

光电探测器能够把很难量化的光信号转化为能够精确探测的电信号，在工业和科学研究中发挥着巨大的作用，比如成像、光通信、化学/生物传感以及环境监测等。对于光电探测器来说，最重要的就是半导体材料。半导体材料作为光敏层，能够吸收光子能量并且产生光生载流子（电子空穴对）。这些分离的电子和空穴在内建电场或外加偏压的作用下传输到电极两端从而产生电流信号。目前，商业化的探测器主要采用无机半导体材料，比如GaN、Si以及InGaAs等。这些探测器具有制备工业成熟，工作机理明确等优点，但是这些制备工艺往往比较复杂而且昂贵，驱动电压又高，限制了它们的应用范围。在过去的近十年时间里，低成本、可溶液加工的光电材料，比如有机材料、纳米材料以及纳米复合材料在柔性大面积探测器领域表现出很大的应用潜力。但是这些材料也有一些不容忽视的缺点，影响了其进一步发展。最近，钙钛矿材料因其具有高载流子迁移率、高光吸收系数、长载流子扩散长度以及可调直接带隙等独特优势，被广泛应用于太阳能电池、LED、激光以及光电探测器研究。其中，垂直结构的光电探测器具有载流子传输距离短，频率响应快，光电流与入射光强线性相关等优点，使得其非常适用于可见光通讯及成像领域。

目前所报道的影响钙钛矿探测器性能的最主要因素是较差的薄膜质量以及存在于钙钛矿薄膜表面及晶界处的缺陷。因此，寻找一种能够有效增强薄膜质量的方式就显得尤为重要。为了更好地调控薄膜的成膜质量，一种非常有用的方式是在钙钛矿旋涂过程中滴加反溶剂，比如甲苯，氯苯，以及其他混合反溶剂等，从而能够有效调节钙钛矿成核以及晶体生长过程，获得均匀致密无孔洞的钙钛矿薄膜。本专利使用的反溶剂为叔戊醇，与这些传统反溶剂相比，叔戊醇作为反溶剂制备的器件性能更好，而且具有低毒性，成本低廉，易获得等优点，所以相较这些传统反溶剂具有更大的优势。

发明内容

本发明提出了一种利用反溶剂一步法制备钙钛矿光电探测器的方法，解决了传统反溶剂毒性较强并且溶剂受管制，不易获得等缺点，并且获得了优于传统反溶剂参与制备的器件性能。

实现本发明的技术方案是：

一种利用反溶剂一步法制备钙钛矿光电探测器的方法，所述钙钛矿光电探测器包括导电基底、空穴传输层、钙钛矿薄膜、电子传输层和金属电极，其中钙钛矿薄膜利用反溶剂制备得到。

所述反溶剂为叔戊醇。

优选地，透明导电衬底可以是ITO导电玻璃，也可以是FTO或者AZO，TCO。

优选地，空穴传输层为PEDOT:PSS。

优选地，电子传输层为PC₆₁BM和BCP。

优选地，金属电极可以是金、银。

所述钙钛矿光电探测器在光功率密度为6.37 μW/cm²的532 nm激光二极管照射并且偏压为-2 V的情况下，响应度达到了1.56 A/W，探测度达到了1.47×10¹² Jones，线性动态范围达到了110 dB。

所述钙钛矿薄膜的具体制备步骤如下：

S1：配制钙钛矿前驱体溶液；

S2：在钙钛矿前驱体溶液旋涂过程中滴加叔戊醇反溶剂；