[发明专利]一种提高深紫外光电探测器性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高深紫外光电探测器性能的方法，首先制备CsCu₂I₃单晶，采用反溶剂蒸汽辅助法生长CsCu₂I₃单晶，将N，N‑二甲基甲酰胺和二甲基亚砜混匀，制得5毫升混合溶液，N，N‑二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合体积比为4:1，将原料1.299g碘化铯和0.952g碘化亚铜加入到上述混合溶液中，进行搅拌，需在60℃磁力不断搅拌下直至得到清澈的溶液，将无水甲醇缓慢滴加到上述溶液中，直到白色沉淀不再消失，将饱和溶液加热蒸发获得CsCu₂I₃晶体。所合成的CsCu₂I₃晶体，然后再通过水浸泡的方法，极大提高铯铜碘CsCu₂I₃钙钛矿的光电响应特性，具有很高响应度和量子效率，性能优于大多已报道的全无机无铅钙钛矿光电探测器，制备方法简单，成本低，在未来光电探测应用方面有很大的潜力。

技术领域

本发明涉及深紫外光电探测器技术领域，具体为一种提高深紫外光电探测器性能的方法。

背景技术

紫外光探测在天文观测，卫星间和水下潜艇间安全通信、国防军事预警、火焰探测、高压电晕监测、食品卫生消毒、饮用水净化等领域有着重要的应用。例如，太阳光辐射经过大气臭氧层的吸收，到达地球后220-300nm波长范围的光谱强度极其微弱，称为日盲区。利用该波段的紫外光谱在大气层以外进行卫星间通信，地面上接收设备是无法侦测，可以实现高保密性卫星通讯。高压输变电线路是高铁、工业等重要的电力能源保障。高铁运行过程中需要高压电为其提供动力，由于线路受损或污染，会导致高压输变电因为电场集中而电离空气分子，产生电晕现象；电晕过程激发空气中N2分子电离，发出深紫外光，电晕不但消耗输变电能，还有可能因此造成火灾等重大安全事故或者高铁延误等，通过紫外探测器可以及早发现高压输变电线路问题，进行故障检修；近年来，基于钙钛矿物理特性表现出的优异性能吸引国内外研究者的高度关注，属于前沿热点研究领域。钙钛矿组成成分大多是含有Cs，I等原子序数很大的元素，具有很好的辐射耐受性，非常适合在强辐射环境下使用，例如大气层外的天文观测、卫星间通讯等。然而，但大多光电性能优异的卤化钙钛矿半导体包含有毒元素铅Pb，影响其广泛的应用。此外，钙钛矿在遇到水或者高湿度环境下，非常容易分解，其光电性能也会大大降低；全无机钙钛矿具有高稳定性和很好的光电性能，被广泛的应用在光电子器件领域，例如光电探测器，发光器件等。作为一种重要的不含铅的无机钙钛矿材料，铯铜碘CsCu₂I₃吸引了国内广泛关注。例如，发明专利《一种一维无铅铯铜碘钙钛矿黄光薄膜及其制备方法》中报道获得高性能黄色光发射的铯铜碘钙钛矿薄膜。然而，目前文献研究报道的铯铜碘CsCu₂I₃虽然可以在深紫外波段具有光电响应，但是灵敏度仅有22.1mA/W，阻碍其在深紫外光电探测领域进一步应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种提高深紫外光电探测器性能的方法，通过水处理，在CsCu₂I₃晶体表面生成一种特殊的多孔结构，并构筑深紫外光电探测器件。没有水浸泡处理的器件灵敏度典型值为7mA/W。经过水处理之后，器件灵敏度提升3～4个数量级以上；器件在深紫外波255nm处响应度为25.77A/W，探测率达到1.6×10¹¹Jones，量子效率1.25×10⁴％，响应时间分别为39.5ms(上升)和8.9ms(恢复)。此外，器件性能具有很好的环境稳定性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高深紫外光电探测器性能的方法，包括以下步骤：

1)将N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜混匀，制得5毫升混合溶液；

2)将原料1.299g碘化铯和0.952g碘化亚铜加入到上述混合溶液中，进行搅拌；

3)将无水甲醇缓慢滴加到上述溶液中，直到白色沉淀不再消失；