[發明專利]一種基于雙鈣鈦礦單晶的紫外光探測器及制備方法

有效

• 申請號: 202011152593.5
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112436069B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 范建東;包云開;李聞哲;袁雅暄;張陽奕;孟嘯
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/0264;H01L31/032;H01L31/0256
• 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

本發明屬于半導體光電探測技術領域，具體涉及一種基于雙鈣鈦礦單晶的紫外光探測器及制備方法。該基于雙鈣鈦礦單晶的紫外光探測器包括基板、雙鈣鈦礦單晶、電極和導電金絲，雙鈣鈦礦單晶是通過A、BⅠ、BⅡ、X位組合成的雙鈣鈦礦單晶，其中，A＝Ag?EN₂，BⅠ＝Na，BⅡ＝Cr、Ga或Al，X＝Cl。本發明通過用A₂BⅠBⅡX₆結構的雙鈣鈦礦材料代替傳統鈣鈦礦材料制作雙鈣鈦礦單晶紫外光探測器，解決了傳統鈣鈦礦中鉛的生物毒性帶來的問題，且具有更高、更迅速的紫外響應和更好的穩定性。

技術領域

本發明屬于半導體光電探測技術領域，具體涉及一種基于雙鈣鈦礦單晶的紫外光探測器及制備方法。

背景技術

鈣鈦礦材料以其優異的光電特性如高外量子效率，寬吸收光譜、可調的光學帶隙，低缺陷密度、低電荷載體負荷率，大電荷載體擴散長度和壽命受到了全世界科研工作者的廣泛關注，許多研究將其應用于太陽能電池，發光二極管，激光器等器件中。

目前鈣鈦礦太陽能電池及光學探測器研究都是基于MAPbX3(X為鹵素)的有機-無機雜化鉛基鈣鈦礦。此類鈣鈦礦雖然優點眾多，但是鈣鈦礦材料中的有機A位離子在受熱條件下容易發生遷移并脫離晶格，并造成材料不可逆分解，影響器件的穩定性。此外，離子遷移產生遲滯，降低器件的可靠性。在傳感器領域，全無機鈣鈦礦具有更高的熱穩定性和光穩定性。2015年，Ramasamy等人首次制備了基于全無機的鈣鈦礦納米晶的光探測器器件，開關電流比例達到105，響應時間達到24ms，但是由于納米晶薄膜的均勻性和致密性不佳，靈敏度僅有0.2A/W。2017年，鄭州大學的李新建教授團隊發明了一步旋涂法制備無機CsPbBr3鈣鈦礦光探測器，改善了納米晶薄膜的物理性質。這種方法制備的探測器實現了高達55A/W的靈敏度，與傳統有機-無機雜化鈣鈦礦光電探測器的性能達到相同水平。

然而，鉛基鈣鈦礦存在可溶性鉛源，阻礙了其探測器的商業化應用進程。為了能夠同時解決鉛基鈣鈦礦的“不穩定性”和“鉛毒”兩大關鍵問題，全無機非鉛鈣鈦礦都是獨一無二的選擇。全無機非鉛鈣鈦礦主要包括錫基無鉛鈣鈦礦ASnX3和雙鈣鈦礦A2B(I)B(III)X6兩大類。錫基鈣鈦礦以Sn(II)為B位中心元素構建鈣鈦礦材料，具有高本征空位濃度和易氧化的缺陷，而雙鈣鈦礦本征空位濃度較低且在常溫富氧環境下較穩定。

發明內容

為了克服現有技術中含鉛鈣鈦礦結構的內在不穩定性和生物毒性以及雙鈣鈦礦使用相對稀有元素使普及性降低等缺點和不足，本發明的首要目的在于提供一種基于雙鈣鈦礦單晶的紫外光探測器，該探測器具有較低毒性。

本發明的另一目的在于提供上述基于雙鈣鈦礦單晶的紫外光探測器的制備方法。

本發明的技術方案是以下述方式實現：

一種基于雙鈣鈦礦單晶的紫外光探測器包括基板、雙鈣鈦礦單晶、電極和導電金絲；所述的雙鈣鈦礦單晶是通過A、BⅠ、BⅡ、X位組合成的雙鈣鈦礦單晶A₂B_I B_ⅡX₆，其中，A＝Ag-EN₂，BⅠ＝Na，BⅡ＝Cr、Ga或Al，X＝Cl；

所述雙鈣鈦礦單晶的分子結構式為(Ag-EN₂)₂Na BⅡCl₆，其中，BⅡ＝Cr、Ga或Al；

所述的雙鈣鈦礦單晶位于基板之上；

所述的電極位于雙鈣鈦礦單晶之上；

所述的導電金絲連接電極進行測試；

所述的基板優選為玻璃基板；

所述的電極優選為柵極電極；

所述的電極的材料優選為Au；

所述的導電金絲的直徑為0.1～3mm；