[实用新型]一种基于钙钛矿纳米线径向结的光电探测器

说明书

本实用新型公开了一种基于钙钛矿纳米线径向结的光电探测器，包括探测器衬底、底电极、钙钛矿核心纳米线、钙钛矿第一外延壳层、钙钛矿第二外延壳层、顶电极。所述钙钛矿核心纳米线为p型纳米线或者n型纳米线，所述钙钛矿第一外延壳层为本征层，第二外延壳层为n型层或者p型层；钙钛矿核心纳米线、第一外延壳层和第二外延壳层构成径向pin结或者nip结；所述底电极与顶电极层分别于钙钛矿核心纳米线和第二外延壳层构成欧姆接触。本实用新型由纳米线阵列及其径向结增大了光电效应的有效作用面积，提高光电转换量子效率；纳米线径向具有准单晶结构，提高光生载流子输运能力，进而增大探测外量子效率。

技术领域

本实用新型涉及光电探测领域，尤其针对高效率的光电探测探测技术。

背景技术

光电探测是信息处理的一个重要环节，它利用光电效应将入射光的信息转换为电信号。现有的光电探测器都是采用半导体薄膜作为入射光吸收体，如果探测器衬底为玻璃或者塑料等透明衬底，无法通过外延生长的办法在衬底上生长单晶膜。人们一般都是通过溅射或者等离子体增强化学气相沉积等方法在玻璃或者塑料衬底上制备半导体非晶膜。由于半导体非晶膜的结构处于无序状态，载流子迁移率很低，缺陷密度高，所以采用半导体非晶膜的光电探测器的量子效率和比探测度都不高。

与半导体非晶膜相比较，半导体纳米线的晶格结构呈现出很好的有序性，并具有较高的载流子轴向迁移率，因此人们提出采用半导体纳米线取代半导体非晶膜制备光电探测器。由于单纯的光电导探测器暗电流和噪声比较大，所以通常采用结型探测器。为此一些研究组提出对半导体纳米线掺杂，构成平面型pn结，并制备相应的结型光电探测器(NanoLett.2020,20,887-895)。

除了上述的平面结型纳米线结构外，人们还提出了径向结型纳米线结构。一种GaAs纳米线径向结以及探测器结构(Nano Lett.2021,21,9038-9043)，它表现出较好的光伏特性。但是因为这种GaAs纳米线制备温度较高，所以它不能在玻璃或者塑料衬底上生长。还有研究组制备壳核结构的InGaN纳米线，获得径向结，并实现了白光发射发光二极管(Nano Lett.2020,20,4162-4168)。由于 InGaN纳米线需要采用选择性高温外延技术制备，所以它们不能生长在玻璃衬底上，而是制备于蓝宝石衬底。

针对很多壳核结构半导体纳米线生长温度过高的问题，迫切需要在玻璃和塑料衬底上制备半导体纳米线，并构建径向pn或者pin结以获得高性能光电探测。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对无机半导体纳米线生长温度过高，不能满足玻璃和塑料等透明基板要求的问题，旨在提供一种低温制备钙钛矿纳米线径向结，并构建高性能光电探测器的方法。

本实用新型采用的技术方案：一种基于钙钛矿纳米线径向结的光电探测器，包括探测器衬底、底电极、钙钛矿核心纳米线、钙钛矿第一外延壳层、钙钛矿第二外延壳层、顶电极；

所述钙钛矿核心纳米线为p型钙钛矿纳米线或者n型钙钛矿纳米线；

所述钙钛矿第一外延壳层为钙钛矿本征外延层，钙钛矿第二外延壳层为钙钛矿n型外延层或者钙钛矿p型外延层；

所述钙钛矿核心纳米线、钙钛矿第一外延壳层和钙钛矿第二外延壳层构成径向pin结；

所述底电极与钙钛矿核心纳米线构成欧姆接触，所述顶电极与钙钛矿第二外延壳层构成欧姆接触。

作为优选，也可以将第一外延壳层设置为n型层或者p型层，它与钙钛矿核心纳米线构成pn结。

作为优选，所述探测器衬底为透明基板，如玻璃或者塑料。