[发明专利]一种基于ZnO/CsPbBr3/MoO3结构的纯无机光电探测器

摘要

本发明提出了一种FTO/ZnO纳米棒/CsPbBr₃/MoO₃/Au结构的纯无机自驱动光电探测器及其制备方法，其具体结构为FTO衬底层，ZnO纳米棒为电子传输层，CsPbBr₃钙钛矿为吸光层，半导体氧化物MoO₃为空穴传输层，金属电极是由Au组成。采用旋涂、水浴、两步法合成、蒸镀等方法制备。本发明利用了ZnO纳米棒/CsPbBr₃形成的全无机异质结结构及以半导体氧化物MoO₃为空穴传输层，使本发明具有高稳定性和低廉成本，且响应度和探测度分别为0.45A/W和1.76×10¹³cmHz^1/2/W，同时器件具有自驱动能力，工作时不需要外加偏压，低功耗工作，节约能源。本发明操作步骤简单，实验成本低廉，具有较好的应用前景。

主权项

1.一种基于ZnO/CsPbBr3/MoO3结构的纯无机光电探测器，它主要由透明导电玻璃、具有空穴阻挡作用的ZnO纳米棒电子传输层、CsPbBr3无机钙钛矿吸光层、具有电子阻挡作用的MoO3空穴传输层、金属Au膜电极组成，其特征在于所述电子传输层ZnO纳米棒长度为300nm～500nm，ZnO纳米棒生长在ZnO种子层上，ZnO种子层厚度为20nm～50nm，所述吸光层CsPbBr3钙钛矿在ZnO纳米棒上面，所述空穴传输层MoO3的厚度为5nm～30nm，所述金属Au膜电极的厚度为50nm～70nm，所选材料全部是无机物材料；所述探测器采用如下方法制备而成，包括如下步骤：(1)FTO分别用去离子水、丙酮、酒精各超声15分钟，然后用紫外臭氧环境处理30分钟；(2)用旋涂制备ZnO种子层；用1.5M的醋酸锌溶液溶解在甲醇溶液中随后搅拌10分钟，采用5000r/min的转速旋涂在FTO上，时间为20秒；在100℃条件下烘干10min，再转移到马沸炉中进行退火，温度为300℃，时间为2h；(3)采用水浴法制备ZnO纳米棒；用0.6g聚醚酰亚胺PEI加入到150ml去离子水中搅拌，然后加入50mmol/L六水硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O和30mmol/L六次甲基四胺C6H12N4，充分搅拌30分钟，将步骤(2)退火后的样品放入溶液中，在88.5摄氏度环境下反应10分钟，从溶液中取出来后将样品充分吹干；将ZnO纳米棒转移到马沸炉中进行退火，温度为300℃，时间为2h；(4)采用传统的两步法合成钙钛矿层；先将1M PbBr2溶解在二甲亚枫DMSO中，在70℃条件下保温15h使之充分溶解，然后过滤备用；将CsBr溶解在甲醇溶液中搅拌30分钟备用；PbBr2溶液采用3000转30秒旋涂在ZnO纳米棒上，然后在热台上烤干，30分钟后，在CsBr甲醇溶液中浸泡10分钟，然后250度烤干；(5)做完钙钛矿层后再旋涂HTM层；这里HTM层的材料采用MoO₃；采用蒸发蒸镀的方法，蒸发速率为(6)最后的金电极采用蒸发蒸镀的方法，蒸发速率为(7)检测，至此，即可制作成一个完整的纯无机光电探测器。