[發明專利]一種倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 202011523820.0
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112670413A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 楊德志;陳如剛;馬東閣
• 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: 蔡克永

1.一種倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器，其特征在于：依次包括透明基底、陽極、空穴傳輸層、鈣鈦礦層、間隔層、電子傳輸層、電子俘獲層、空穴阻擋層和金屬陰極；

所述空穴傳輸層為PEDOT:PSS或PTAA；

所述間隔層為TAPC與C₆₀的共混層；

所述電子傳輸層為C₆₀或C₇₀；

所述電子俘獲層為MoO₃與C₆₀或C₇₀的共混層；

所述鈣鈦礦層在常溫常濕空氣條件下制備。

2.根據權利要求1所述倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器，其特征在于：所述鈣鈦礦層在常溫常濕空氣條件下制備步驟為：

步驟1：將PbI₂、PbCl₂溶解于DMF、NMF、NMP混合溶劑中得到溶液A；

步驟2：將溶液A旋涂于空穴傳輸層上，在溶質析出前立即浸入由異丙醇和DMF組成的反溶劑中浸泡，待薄膜完全形成后取出清洗吹干；

步驟3：分別將FAI溶于異丙醇，MAI溶于乙醇和DMSO的混合溶劑，將兩種溶液分別動態旋涂到步驟2的薄膜上，退火得到鈣鈦礦薄膜；動態旋涂是在3000～6000rpm轉速下滴加溶液旋涂。

3.根據權利要求2所述倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器，其特征在于：所述透明基底為玻璃、塑料中的一種。

4.根據權利要求2所述倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器，其特征在于：所述陽極為ITO或導電聚合物。

5.根據權利要求3所述倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器，其特征在于：所述間隔層厚度為1～30nm，電子傳輸層厚度為20～80nm，電子俘獲層厚度為1～20nm。

6.根據權利要求5所述倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器，其特征在于：所述間隔層中TAPC的質量濃度為30％，所述電子俘獲層中MoO₃的質量濃度為1％～50％。

7.根據權利要求6所述倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器，其特征在于：所述金屬陰極為Al、Ag或Au，厚度為50～200nm。

8.一種權利要求1或者2所述倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器的制備方法，其特征在于包括如下制備步驟：

步驟S1：將PbI₂、PbCl₂共溶于DMF、NMF、NMP的混合溶液中，在加熱條件下攪拌至完全溶解，得到混合溶液A；

步驟S2：將FAI溶液溶于異丙醇溶液中，得到溶液B，將MAI溶液溶于乙醇溶液中，得到溶液C；

步驟S3：將洗凈的、刻蝕有陽極的襯底在紫外臭氧下處理10～15分鐘；

步驟S4：將空穴傳輸層旋涂在陽極上，并退火處理；

步驟S5：在空穴傳輸層上旋涂步驟S1得到的溶液A，在溶質析出前浸入到異丙醇和DMF組成的反溶劑中形成薄膜，隨后在異丙醇中清洗并吹干；

步驟S6：分別動態旋涂步驟S2得到的溶液B和溶液C，退火處理后得到鈣鈦礦薄膜；動態旋涂是在3000～6000rpm轉速下滴加溶液的旋涂；

步驟S7：在鈣鈦礦層上分別蒸鍍電子傳輸層、電子俘獲層、空穴阻擋層和金屬陰極；封裝后得到倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器。

9.根據權利要求8所述倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟S1所述PbCl₂濃度為25～80mg/mL，PbI₂的濃度為500mg～800mg/mL；

步驟S2所述MAI濃度為40～80mg/mL；FAI濃度為1～20mg/mL。

10.根據權利要求9所述倍增型鈣鈦礦-有機復合光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟S1中的DMF:NMF:NMP混合溶劑的體積比為9:1:0.1；

步驟3中的乙醇:DMSO混合溶劑的體積比為1:0.024；

步驟2中的旋涂轉速為4000rpm，加速度約為1500rpm/s～2000rpm/s，旋涂時間約為3～5s，反溶劑浸泡時間約為10～20s；

步驟3中所述退火處理的溫度為100～130℃，時間為8～100min。