[發明專利]一種基于CsPbBr3全無機鈣鈦礦納米線的可見光光電探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 201710853010.3
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107919409B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 王浩;曾俊鵬;周海;張軍
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/0352;H01L31/032;H01L31/18
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務所(普通合伙) 42212
• 代理人: 丁齊旭

1.一種基于CsPbBr₃全無機鈣鈦礦納米線的可見光光電探測器，它主要由透明玻璃、鈣鈦礦吸光層、金屬電極組成，其特征在于結構為透明玻璃/CsPbBr₃鈣鈦礦納米線薄膜/Au的全無機鈣鈦礦平面探測器結構；其中透明玻璃層為襯底；通過無皂溶液法與離子交換法結合的兩步法合成的CsPbBr₃鈣鈦礦納米線薄膜是吸光層，也是兼具電子空穴傳輸功能的材料；金屬電極是由Au叉指結構組成；

所述可見光光電探測器的具體制備步驟如下：

(1)分別用去離子水、丙酮、酒精超聲透明玻璃襯底各20分鐘，然后用紫外臭氧環境處理30分鐘；

(2)采用無皂溶液法制備非鈣鈦礦相CsPbI₃納米線薄膜

先將1M PbI₂溶解在DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中，在70℃條件下保溫12h使之充分溶解，然后過濾備用；將CsI溶解在甲醇溶液中攪拌20分鐘備用；PbI₂溶液采用5000轉60秒旋涂在透明玻璃襯底上，然后在熱臺上烤干，15分鐘后，將帶有PbI₂薄膜的襯底放置于CsI/甲醇溶液中浸泡6小時，然后烤干；

(3)用離子交換法將非鈣鈦礦相CsPbI₃納米線薄膜轉化為非鈣鈦礦相CsPbBr₃納米線薄膜

先將CsBr溶解在甲醇溶液中攪拌20分鐘備用；將(2)步中得到的制備的非鈣鈦礦相CsPbI₃納米線薄膜浸泡于CsBr/甲醇溶液中5分鐘后取出；將異丙醇采用2500轉20秒旋涂在帶有納米線薄膜的襯底上，放置于熱臺上烤干；

(4)待(3)步中得到的非鈣鈦礦相CsPbBr₃納米線薄膜完全烤干后，將熱臺溫度快速提升到145℃～195℃的空氣中退火，并在此溫度下保持10分鐘；待其顏色完全轉變后取出，自然恢復到室溫；通過退火將非鈣鈦礦相CsPbBr₃納米線薄膜轉化為鈣鈦礦相CsPbBr₃納米線薄膜；

(5)最后采用蒸鍍法覆蓋金電極，蒸發前將叉指間距為100μm叉指掩膜板置于納米線薄膜上，蒸發速率為蒸鍍的Au電極的厚度最終為60-80nm；

(6)檢測樣品性能

所制備樣品在300-450nm范圍的可見光照射并施加5V外部反向偏壓時，有明顯的光電響應；

至此，即可制作成一個完整的平面結構可見光的光電探測器。

2.根據權利要求1所述的一種基于CsPbBr₃全無機鈣鈦礦納米線的可見光光電探測器的制備方法，其步驟如下：

(1)分別用去離子水、丙酮、酒精超聲透明玻璃襯底各20分鐘，然后用紫外臭氧環境處理30分鐘；

(2)采用無皂溶液法制備非鈣鈦礦相CsPbI₃納米線薄膜

先將1M PbI₂溶解在DMF(N,N-二甲基甲酰胺)中，在70℃條件下保溫12h使之充分溶解，然后過濾備用；將CsI溶解在甲醇溶液中攪拌20分鐘備用；PbI₂溶液采用5000轉60秒旋涂在透明玻璃襯底上，然后在熱臺上烤干，15分鐘后，將帶有PbI₂薄膜的襯底放置于CsI/甲醇溶液中浸泡6小時，然后烤干；

(3)用離子交換法將非鈣鈦礦相CsPbI₃納米線薄膜轉化為非鈣鈦礦相CsPbBr₃納米線薄膜

先將CsBr溶解在甲醇溶液中攪拌20分鐘備用；將(2)步中得到的制備的非鈣鈦礦相CsPbI₃納米線薄膜浸泡于CsBr/甲醇溶液中5分鐘后取出；將異丙醇采用2500轉20秒旋涂在帶有納米線薄膜的襯底上，放置于熱臺上烤干；

(4)通過退火將非鈣鈦礦相CsPbBr₃納米線薄膜轉化為鈣鈦礦相CsPbBr₃納米線薄膜

先待(3)步中得到的非鈣鈦礦相CsPbBr₃納米線薄膜完全烤干后，將熱臺溫度快速提升到145℃～195℃的空氣中退火，并在此溫度下保持10分鐘；待其顏色完全轉變后取出，自然恢復到室溫；

(5)最后采用蒸鍍法覆蓋金電極，蒸發前將叉指間距為100μm叉指掩膜板置于納米線薄膜上，蒸發速率為蒸鍍的Au電極的厚度最終為60-80nm；

(6)檢測樣品性能

所制備樣品在300-450nm范圍的可見光照射并施加5V外部反向偏壓時，有明顯的光電響應；

至此，即可制作成一個完整的平面結構可見光的光電探測器。