[发明专利]一种宽带近红外光电探测器及其制备方法

摘要

一种宽带近红外光电探测器及其制备方法，属于光电探测技术领域。由ITO导电玻璃衬底、PTAA空穴传输层、钙钛矿CH3NH3PbI3有源层、PTB7‑Th/F8IC有机异质结层、C60电子传输层、BCP阴极缓冲层和Cu阴极组成。本发明通过将有机给体材料PTB7‑Th与有机受体材料F8IC共混形成异质结，进一步与有机无机杂化钙钛矿CH3NH3PbI3相结合，从而实现探测器的300～1000nm超宽波长探测并且拥有1ns以下的超快速响应，解决了有机无机杂化钙钛矿材料自身光吸收波段局限于紫外到可见光区域，应用受到诸多方面的限制的问题。

主权项

1.一种基于有机无机杂化钙钛矿有源层与有机聚合物体异质结层相结合的宽带近红外光电探测器的制备方法，其步骤如下：1)衬底的处理将ITO导电玻璃先用丙酮超声清洗10～30分钟，之后用无水乙醇超声清洗10～30分钟，最后用去离子水超声清洗10～30分钟；取出ITO导电玻璃，使用氮气吹干，作为器件阳极待用；2)空穴传输层以及有源层的制备(1)药品溶液配制①将PTAA溶于甲苯中，浓度为1.0～3.0mg/mL，置于磁力搅拌器上室温搅拌5～8小时；②将摩尔比为1：1的PbI₂和MAI溶于DMF和DMSO体积比为9：1的混合溶剂中，浓度为310～930mg/mL，于60～80℃下磁力搅拌10～12小时使溶质充分溶解，得到钙钛矿前躯体溶液；③将摩尔比为1：1的PTB7‑Th与F8IC共同溶解于DCB中，溶质的浓度为10～20mg/mL，于室温下搅拌5～8小时充分溶解，得到PTB7‑Th与F8IC共混溶液；(2)空穴传输层、钙钛矿有源层和有机聚合物体异质结层的制备①将清洗干净的ITO导电玻璃紫外处理10～20分钟，氮气气氛下将PTAA溶液以3000～5000rpm速度旋涂到ITO导电玻璃的ITO膜上，旋涂的时间为40～60秒，然后置于加热台在80～100℃条件下退火20～40分钟，由此在ITO膜上得到PTAA空穴传输层，厚度范围为1～5nm；②将钙钛矿前躯体溶液以3500～4500rpm速度旋涂到PTAA空穴传输层上，旋涂时间为40～60秒，在旋涂结束前的10～15秒内滴加甲苯、氯苯或二氯苯反溶剂，单位面积的反溶剂用量为150～450微升/mm²，旋涂结束后在80～100℃下退火20～40分钟，制得紫外‑可见光敏感的钙钛矿有源层，厚度为200～500nm；③将PTB7‑Th与F8IC共混溶液以1000～3000rpm速度旋涂在钙钛矿有源层上，在60～80℃下退火20～40分钟，得到近红外光敏的有机聚合物体异质结层，厚度范围是50～100nm；3)电子传输层、阴极缓冲层和金属电极的制备①将步骤2)得到的器件在低于5×10^‑4Pa压强下，通过热蒸发的方法在有机聚合物体异质结层上生长一层20～40nm厚的C₆₀材料，蒸发速率为0.02～0.04nm/s，制得C₆₀电子传输层；②在C₆₀电子传输层上蒸发一层BCP材料，厚度为6～10nm，蒸发速率为0.01～0.03nm/s，制得阴极缓冲层；③在阴极缓冲层上蒸发一层金属电极Cu，厚度为80～100nm，蒸发速率0.05～0.08nm/s，制得金属电极作为探测器阴极，从而制备得到一种基于有机无机杂化钙钛矿有源层与有机聚合物体异质结层相结合的宽带近红外光电探测器。