[發明專利]一種有機/無機雜化鈣鈦礦光電探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 201810203047.6
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108520919B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 馬東閣;楊德志;王玉坤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發明屬于光電材料領域，公開了一種有機/無機雜化鈣鈦礦光電探測器及其制備方法。所述光電探測器由依次層疊的襯底、陽極、空穴傳輸層、鈣鈦礦層、近紅外吸收層和陰極組成，所述鈣鈦礦層的制備材料為具備可見光響應的鈣鈦礦，所述近紅外吸收層的制備材料為具有近紅外響應的有機聚合物材料。本發明使用了疊層的方法，利用有機近紅外聚合物探測材料，提高了鉛鈣鈦礦光電探測器件在近紅外光范圍內外量子效率。這樣就實現了具有高外量子效率和寬光譜響應的有機/無機雜化鈣鈦礦光電探測器。

技術領域

本發明屬于光電材料領域，具體涉及一種有機/無機雜化鈣鈦礦光電探測器及其制備方法。

背景技術

在各種光電材料中，鈣鈦礦材料由于具有高的光吸收系數、低的激子束縛能、長的載流子擴散距離等優點受到研究人員極大的關注，在短短八年時間鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已從3.8％提高到22.1％。最近，研究人員開始把鈣鈦礦應用于光電探測器中，楊陽等人首先將鈣鈦礦作為光敏層制備出探測率達到10¹⁴Jones的探測器(Dou,L.；Yang,Y.M.；Dou,J.；Hong,Z.；Chang,W.-H.；Li,G.；Yang,Y.,Nat.Commun.2014,5,5404-5409)。之后，Paul等人通過優化傳輸層的厚度實現了低暗電流、高探測率的鈣鈦礦光電探測器(Lin,Q.；Armin,A.；M.Lyons,D.；L.Burn,P.；Meredith,P.,Adv.Mater.2015,27,2060-2064)。雖然把鈣鈦礦應用于光電探測器中取得了一定的效果，但這些鈣鈦礦光電探測器最高響應波長只能達到800nm。需要進一步拓展器件的光譜響應范圍，以滿足更多實際應用的需求。

與傳統的無機光電探測器相比，有機聚合物光電探測器由于具有柔性、廉價和易于集成等諸多優點，將在消費類電子產品、家用器具、智能建筑照明、工業、生產安全、衛生保健和生命科學、環境、玩具和教育領域有著廣泛的應用。因此，有機聚合物光電探測器件得到了很好的發展。以聚合物聚噻吩-吡咯并吡咯二酮(PDPP3T)為光敏層的聚合物光電探測器光譜響應可以達到1000nm，但可見光部分的外量子效率較低，通常在50％左右。

外量子效率和光譜響應范圍是光電探測器的兩個重要參數。通常一個好的光電探測器應該具有高的外量子效率和較寬的光譜響應范圍。而目前鈣鈦礦光電探測器能實現較高的外量子效率，但是不能實現較寬的光譜響應。其原因在于鈣鈦礦的禁帶寬度大約為1.55eV。而基于PDPP3T:PC71BM的聚合物光電探測器能實現較寬的光譜探測(近紅外響應可以到1000nm)，但其可見光區的外量子效率低于鈣鈦礦探測器的外量子效率。

發明內容

針對以上現有技術存在的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種有機/無機雜化鈣鈦礦光電探測器。

本發明的另一目的在于提供上述有機/無機雜化鈣鈦礦光電探測器的制備方法。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種有機/無機雜化鈣鈦礦光電探測器，由依次層疊的襯底、陽極、空穴傳輸層、鈣鈦礦層、近紅外吸收層和陰極組成，所述鈣鈦礦層的制備材料為具備可見光響應的鈣鈦礦，所述近紅外吸收層的制備材料為具有近紅外響應的有機聚合物材料。

優選地，所述鈣鈦礦層的制備材料為CH₃NH₃PbI₃或CH₃NH₃PbBr₃，所述近紅外吸收層的制備材料為PDPP3T:PC71BM。優選PDPP3T與PC71BM的質量比為1:2。

PDPP3T:PC71BM由兩種物質構成，PDPP3T是聚噻吩-吡咯并吡咯二酮，PC71BM是[6,6]苯基C71丁酸甲酯，其結構式分別如下式所示：