[發明專利]一種無鉛鈣鈦礦單晶的紫外光電探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010601336.9
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111725406B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 李聞哲;袁雅暄;范建東;張陽奕;孟嘯;包云開
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 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: 文靜

本發明公開了一種無鉛鈣鈦礦單晶的紫外光電探測器及其制備方法。該無鉛鈣鈦礦單晶的紫外光電探測器，從下到上依次包括：基板、無鉛鈣鈦礦單晶、電極、銀膠和導電金絲，所述無鉛鈣鈦礦單晶是通過A、B、X組成，所述無鉛鈣鈦礦單晶分子結構式為ABX₄，其中A為MA(CH₃NH₃)，B為In、Bi或Sb，X為Cl、I或Br。該探測器通過用In、Bi等元素代替傳統鈣鈦礦材料中的Pb元素，合成的新型鈣鈦礦材料解決了傳統鈣鈦礦中鉛的生物毒性帶來的問題；在空氣和濕度的環境下能保持良好的性能，比傳統鈣鈦礦材料具有更好的穩定性。

技術領域

本發明屬于半導體光電探測技術領域，具體涉及一種無鉛鈣鈦礦單晶的紫外光電探測器及其制備方法。

背景技術

有機-無機雜化鈣鈦礦材料APbX₃[A＝(CH₃NH₃)⁺(MA⁺)、CH(NH₂)²⁺(FA⁺)、Cs⁺；X＝I^-、Br^-、Cl^-]，具有高效的光吸收性能，可以檢測從X^-射線到近紅外區域的各種電磁波，具有低成本的溶液加工性能、良好的光電子產率和長載流子壽命，這些獨特優勢使得這類半導體在探測成像、光通信和生物醫學傳感領域都具有極為廣闊的應用前景，成為目前最受關注的光電子材料之一。

目前國內外研究存在的微晶或多晶形貌的鈣鈦礦薄膜材料經過近幾年研發已經有了十分優良的性能，但是材料內部存在的晶界、孔隙和表面缺陷態等問題影響載流子遷移率等重要光電性能。與之相比，單晶鈣鈦礦進一步減少了晶界，大幅度降低了缺陷態密度，電子和空穴的遷移率進一步被提高，具有更寬的吸收光譜、更長的載流子壽命、更高的穩定性，成為了光電探測領域強有力的競爭者。

傳統的鉛基鈣鈦礦單晶在電場作用下會發生嚴重的離子遷移，產生遲滯現象，進而將會影響探測精度。傳統鈣鈦礦結構ABX₃主要以Sn(II)為基礎進行構建，Sn(II)的強還原性無法保證單晶在大氣環境中穩定存在，限制了其生產和使用的條件。此外，鉛基鈣鈦礦中重金屬鉛的毒性也使得器件的大規模商業化使用遇到了新的問題。在環境友好理念的要求下，新型無鉛鈣鈦礦材料成為環保、高性能探測器的優良選擇。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種無鉛鈣鈦礦單晶的紫外光電探測器，該探測器克服了含鉛鈣鈦礦結構的內在不穩定性和生物毒性的缺點。

本發明的第二目的是提供一種無鉛鈣鈦礦單晶的紫外光電探測器的制備方法。

本發明的第一目的通過如下技術方案實現：

一種無鉛鈣鈦礦單晶的紫外光電探測器，從下到上依次包括：基板、無鉛鈣鈦礦單晶、電極、銀膠和導電金絲，所述無鉛鈣鈦礦單晶是通過A、B、X組成，所述無鉛鈣鈦礦單晶分子結構式為ABX₄，其中A為MA(CH₃NH₃)，B為In、Bi或Sb，X為Cl、I或Br。

優選地，所述無鉛鈣鈦礦單晶材料具體為MAInI₄、MAInBr₄、MAInCl₄、MABiI₄、MABiBr₄、MABiCl₄、MASbI₄、MASbBr₄和MASbCl₄中的一種。

優選地，所述基板為玻璃基板，所述基板用來固定無鉛鈣鈦礦單晶晶體。

優選地，所述電極為柵極電極，所述電極材料為金。

優選地，所述導電金絲直徑為0.1～0.5mm。