[發明專利]一種具有垂直能帶梯度的鈣鈦礦光電探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 201910242627.0
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109904324B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 黃江;張磊;宛晨;侯思輝
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 湯春微

本發明公開了一種基于電荷窄化吸收效應的具有垂直能帶梯度的鈣鈦礦光電探測器及其制備方法，鈣鈦礦光電探測器包括自下而上依次設置的玻璃基板、第一透明導電電極層、第一空穴傳輸層、鈣鈦礦敏感層a、第一電子傳輸層、第一空穴阻擋層、第二透明導電電極層、第二空穴傳輸層、鈣鈦礦敏感層b、第二電子傳輸層、第二空穴阻擋層、第三透明導電電極層、第三空穴傳輸層、鈣鈦礦敏感層c、第三電子傳輸層、第三空穴阻擋層、金屬電極層，有效地窄化光探測器的半波峰寬，提高了鈣鈦礦光探測器的探測性能，可同時探測三個不同波段的光波，且制備方法簡單高效，適用于規模化生產。

技術領域

本發明涉及光電探測領域，尤其涉及一種基于電荷窄化吸收效應的具有垂直能帶梯度的鈣鈦礦光電探測器及其制備方法。

背景技術

光電探測器是一種通過光電效應來檢測和測量光性質的裝置，通常表現為光電流，通過電流可以推算得到所探測光波的相應信息。光電探測器的廣泛地應用在各個方面，包括監控成像，測繪探測，環境監控和生化醫療等。目前光探測器主要分成四個大類，即有機材料探測器，無機材料探測器，量子點材料探測器，鈣鈦礦材料探測器。盡管前三類探測器的技術以及較為成熟，但是具有制作工藝較為復雜，成本較高，驅動電壓高等問題，限制了其更為廣泛的應用與技術革新。而有機-無機鹵化物鈣鈦礦材料以其高電荷載流子遷移率，高光吸收系數，可溶液制備，制作成本低等特點，在光探測器應用方面有著巨大的前景，目前已成為世界各課題組主要研究的內容之一。

目前鈣鈦礦可見光探測器的發展瓶頸除了穩定性差、壽命短外，其半波峰寬較大也是一個亟待解決的問題。由于半波峰寬較大，當探測器探測某一較窄波長范圍內的光波如黃光時，由于黃光波長范圍為577nm～597nm，所需要精確探測黃光的探測器半波峰寬就只有20nm，而半波峰寬較大的探測器對某一較窄波長范圍內的光波無法實現精確探測。

發明內容

本發明的目的在于：為解決鈣鈦礦光電探測器的半波峰寬大、無波長選擇的問題，提供了一種基于電荷窄化吸收效應的具有垂直能帶梯度的鈣鈦礦光探測器及其制備方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于電荷窄化吸收效應的具有垂直能帶梯度的鈣鈦礦光電探測器，包括玻璃基板，所述玻璃基板上鍍有第一透明導電電極層，所述第一透明導電電極層自下而上依次旋涂有第一空穴傳輸層、鈣鈦礦敏感層a、第一電子傳輸層，所述第一電子傳輸層自下而上依次鍍有第一空穴阻擋層、第二透明導電電極層，所述第二透明導電電極層自下而上依次旋涂有第二空穴傳輸層、鈣鈦礦敏感層b、第二電子傳輸層、所述第二電子傳輸層自下而上依次鍍有第二空穴阻擋層、第三透明導電電極層，所述第三透明導電電極層自下而上依次旋涂有第三空穴傳輸層、鈣鈦礦敏感層c、第三電子傳輸層、所述第三電子傳輸層自下而上依次鍍有第三空穴阻擋層和金屬電極層。

優選地，所述鈣鈦礦敏感層a，鈣鈦礦敏感層b和鈣鈦礦敏感層c的厚度為600nm～2000nm，其能帶差為0.1～1eV。

優選地，所述鈣鈦礦敏感層a，鈣鈦礦敏感層b和鈣鈦礦敏感層c的原料組成包括化學式為ABM₃的典型鹵素鈣鈦礦材料，化學式為ABM¹_xM²_3-x(0＜x＜3)的鹵素替代固溶體鈣鈦礦材料，化學式為A¹_yA²_1-yBM(0＜y＜1)的一價陽離子替代的鈣鈦礦材料，化學式為AB¹_zB²_1-zM(0＜z＜1)的金屬替代固溶體鈣鈦礦材料，以及二維鈣鈦礦材料這5類材料中的任意一種或多種。