[发明专利]一种基于FTO/TiO2

说明书

一种基于FTO/TiO₂：PEO/MAPbCl₃异质结的紫外探测器及其制备方法，属于紫外光电探测技术领域。该探测器从下到上依次由FTO衬底、TiO₂一维纳米棒阵列薄膜、PEO界面修饰层、多晶钙钛矿MAPbCl₃薄膜和Ag电极组成，TiO₂一维纳米棒阵列薄膜、PEO界面修饰层和多晶钙钛矿MAPbCl₃薄膜构成TiO₂：PEO/MAPbCl₃异质结光敏感层，待测的紫外光从FTO衬底一侧入射。本发明通过构建复合异质结，增强内建电场，有效调节光敏层中电子传输的表面功函，降低活性层和电极之间的接触势垒，从而增强电子萃取能力，有效提高器件内部载流子的迁移效率，具有对紫外光有较高响应的优良效果。

技术领域

本发明属于紫外光电探测技术领域，具体涉及一种基于FTO/TiO₂：PEO/MAPbCl₃异质结的紫外探测器及其制备方法。

背景技术

紫外线是一种波段在10nm～400nm的电磁波的总称，主要划分为这几个波段：长波紫外线(简称UVA)约320～400nm，中波紫外线(简称UVB)约280～320nm，和短波紫外线(简称UVC)约200～280nm。其中UVA波段的紫外光属于低能量紫外辐射区域，约占到达地表的阳光中紫外辐射总量的90％。对于人体而言，过多的UVA照射有可能导致皮肤起红斑，更严重时甚至会穿透真皮，诱发黑色素产生，导致皮肤老化及发黑暗沉。

有机/无机卤化铅钙钛矿材料(MAPbX₃，MA＝CH₃NH₃⁺，X＝Cl-，Br-或I^-)，由于其令人印象深刻的光电特性(如直接可调带隙、强光吸收能力、高载流子迁移率、长载流子扩散长度等)，已成为下一代光伏器件的竞争候选者，其中，带隙为3.11eV的CH₃NH₃PbCl₃(MAPbCl₃)材料仅能收集400nm以下的辐射，是长波紫外UVA光电探测的理想选择。TiO₂作为一种宽禁带氧化物半导体材料，禁带宽度为3.0eV，对400nm以下紫外光具有良好的吸收性能且其化学稳定性高。另外，由于FTO导电玻璃(掺杂氟的SnO₂导电玻璃)能吸收300nm以下的辐射，故本申请制作的FTO/TiO₂：PEO(聚环氧乙烷)/MAPbCl₃异质结的紫外探测器能够有效检测波长为300～400nm范围的紫外光，准确实现UVA监测。

近几年国内外研究表明，一维宽禁带半导体紫外探测器具有工作稳定、响应度高、响应速度快等诸多优点，展现出取代较为传统的基于三维体材料及二维薄膜材料紫外探测器的潜力。一维宽禁带半导体材料的载流子传输效率和光电转换效率均较高，因此一维材料紫外探测器普遍具有较大的光电流和光响应度。然而，由于一维材料体内含有较多的陷阱及缺陷等，使得一维材料器件的暗电流和噪声难以得到有效控制，器件性能无法实现全面、均衡的提升。同时，一维材料在大面积、阵列化制备等方面也缺乏有效手段，限制了其更广泛的推广与应用。因此，在一维宽禁带半导体材料及器件的基础上，利用合理、简便的方法，在复合材料制备以及器件物理机制等方面进行改进和创新，以实现器件综合性能的提升和阵列化器件的制备，已成为紫外探测技术领域研究的热点和主流方向。

发明内容

本发明目的是提供一种基于FTO/TiO₂：PEO/MAPbCl₃异质结的紫外探测器及其制备方法。该方法简单易行、工序少、成本低廉、对设备要求低，对紫外光有较高的响应，适于大批量生产，具有重要的应用价值。同时，通过构建复合异质结，增强内建电场，有效调节光敏层中电子传输的表面功函，降低活性层和电极之间的接触势垒，从而增强电子萃取能力，有效提高器件内部载流子的迁移效率。

本发明的技术方案是：