[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

说明书

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，属于光探测技术领域。探测器由半球基底、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，或由半球基底、阴极、电子传输层、钙钛矿薄膜、空穴传输层和阳极组成，钙钛矿薄膜PEA₂FA₃Pb₄X₁₃(X＝Br、I或Br和I)为用于吸收光子的活性材料。本发明通过引入溶液喷涂法，将准二维钙钛矿薄膜沉积在半球面基底上，使得光探测器具有无透镜广角响应的特点。通过控制薄膜厚度以及改变苯乙胺阳离子的占比提高了表面短波处的复合能力，实现了光探测器无滤波片情况下的窄带响应。该探测器制备成本低廉，窄带和广角探测能力良好。

技术领域

本发明属于光探测技术领域，具体涉及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。

背景技术

光探测在光通信、医疗、国防以及遥远星系的探测等众多领域被广泛应用，而光探测器是实现上述光探测应用的核心技术之一。因此开发低成本、颜色识别、多角度可感知的球面光探测器是光探测技术领域的一个重要研究方向。

球面探测器相对于平面探测器具有更广的空间探测范围，同时也降低了探测器对光学透镜的依赖。对于传统的光探测材料，由于其刚性的结构和高温的加工条件，一般认为是很难实现在球体表面原发地制备器件。使用溶液喷涂法将钙钛矿前驱体溶液喷洒在曲面基底上结晶成膜具有一定的可行性。同时喷涂法制备过程中，极快的蒸发速率使得钙钛矿前驱体液滴在钙钛矿表面结晶过程中很难发生溶解。

准二维钙钛矿材料同时具有半径更大的有机阳离子阻碍载流子的流动又兼具可以广泛调节的带隙在窄带光探测方面具有很好的应用前景，这有利于制备无光学透镜的低成本广角探测的窄带的光探测器。

发明内容

本发明的目的在于提供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，该光探测器具有空间探测范围广、光色可识别、成本低廉等优点。

本发明所述的具有广角探测成像能力的窄带光探测器，从下至上，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，或由半球基底、阴极、电子传输层、钙钛矿薄膜、空穴传输层和阳极组成，苯乙胺甲脒铅卤素PEA₂FA₃Pb₄X₁₃(X＝Br,I)钙钛矿薄膜为用于吸收光子的活性材料。

本发明所述的一种具有广角探测成像能力的窄带光探测器(半球基底、阳极、空穴传输层、钙钛矿薄膜、电子传输层、缓冲层、阴极)的制备方法，如图1所示，其步骤如下：

(1)选取直径为0.8～2cm的半球基底(材质为普通玻璃，可由商业渠道获得)，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)(PEDOT:PSS)水溶液用超纯水稀释，得到PEDOT:PSS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；