[发明专利]一种具有广角探测成像能力的窄带光探测器及其制备方法

权利要求书

1.一种具有广角探测成像能力的窄带光探测器的制备方法，依次由半球基底、阳极、空穴传输层、钙钛矿薄膜、电子传输层、缓冲层和阴极组成，其步骤如下：

(1)选取直径为0.8～2cm的半球基底，在超纯水、丙酮和异丙醇中分别超声清洗10～20分钟后干燥；

(2)通过真空蒸发将金属Cr蒸镀到半球基底表面作为阳极，厚度为8～15nm，然后对金属Cr表面进行紫外-臭氧处理15～30分钟，再进行等离子体处理5～10分钟；

(3)在阳极表面沉积空穴传输层

(a)将聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液用超纯水稀释，得到聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)浓度为0.05～0.2％wt的空穴传输层溶液；

(b)将步骤(a)中的空穴传输层溶液400～1000μL加入到喷嘴直径0.2～0.5mm的气动喷枪中；

(c)将表面制备有阳极的半球基底放置在60～80℃的热台上，将步骤(b)中的气动喷枪连接空气压缩机，输出压强为1～3MPa，喷涂速率为0.10～0.3mL/min，将空穴传输层溶液喷涂到阳极表面，在喷涂的过程中，保持半球基底的旋转和平移，旋转速度为0.20～0.30r/min，平移速度为5～20cm/s，从而保持喷涂薄膜的平整性；在喷涂的过程中，每次溶液的液滴完整覆盖半球表面后，用4～7MPa的高速氮气吹扫整个半球表面至形成较为干燥的薄膜；当溶液耗尽后，将薄膜在160～180℃下退火20～40分钟，从而在阳极表面得到厚度10～100nm的空穴传输层；

(4)在空穴传输层表面沉积PEA₂FA₃Pb₄X₁₃钙钛矿薄膜，X＝Br、I或Br和I，其下角标之和为13

(a)将甲脒氢卤酸盐、卤化铅、苯乙胺氢卤酸盐以及甲胺盐酸盐按照PEA₂FA₃Pb₄X₁₃的分子式配比配置成铅离子浓度0.4～0.6M的前驱体溶液，溶剂为乙腈和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂，或者乙二醇甲醚和N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂，乙腈或乙二醇甲醚与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1：1～3；

(b)将步骤(a)配制的前驱体溶液500～2000μL加入到喷嘴直径0.2～0.5mm的气动喷枪中；

(c)将表面沉积有空穴传输层的半球基底放置在80～120℃的加热台上，将步骤(b)中的气动喷枪连接输出压强为1～3MPa的空气压缩机，喷涂速率为0.1～0.3mL/min，将前驱体溶液喷涂到空穴传输层表面；在喷涂的过程中，保持半球基底的旋转和平移，旋转速度为0.20～0.30r/min，平移速度为5～20cm/s，从而保持喷涂薄膜的平整性；在喷涂的过程中，每次溶液的液滴完整覆盖半球表面后，用4～7MPa的高速氮气吹扫整个半球表面至形成较为干燥的薄膜；

(d)将步骤(c)得到的半球基底在80～120℃下退火8～15分钟，然后在120～140℃下退火20～40分钟，最后在160～170℃下退火60～90分钟，退火过程中保持黑暗条件，从而得到厚度2～40μm的钙钛矿薄膜；

(5)通过真空蒸发将购买得到的富勒烯(C₆₀)蒸镀到钙钛矿薄膜表面，得到厚度15～30nm的电子传输层；

(6)通过真空蒸发将购买得到的2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲蒸镀到电子传输层表面，得到厚度4～10nm的缓冲层；

(7)通过真空蒸发将金属Cr蒸发到缓冲层表面作为阴极，厚度为8～15nm；从而制备得到具有广角探测成像能力的结构为半球基底/Cr/PEDOT:PSS/PEA₂FA₃Pb₄X₁₃/C₆₀/BCP/Cr的窄带光探测器。