一种有机无机杂化光电探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种有机无机杂化光电探测器，属于光电探测技术领域。本发明专利技术提供了一种基于TiO2电子传输层和无机金属氧化物界面修饰层的钙钛矿光电探测器及其制备方法，探测器包括在导电基底上通过原子层沉积技术生长的TiO2致密层作为电子传输层，接着制备一层有机无机杂化钙钛矿薄膜作为光敏层，随后沉积一层spiro‑OMeTAD空穴传输层，接着沉积一层无机氧化物界面修饰层(包括MoO3、WO3或者V2O5的一种)，最后沉积一层Au或者Ag作为金属电极。所述TiO2作为电子传输层和无机氧化物作为界面修饰层，提升了光电探测器寿命、降低了探测器的暗电流，提高了其探测率，降低了器件的制备成本，有利于实现钙钛矿光电探测器的产业化。

An organic-inorganic hybrid photoelectric detector

The invention discloses an organic inorganic hybrid photoelectric detector, which belongs to the photoelectric detection technology field. The present invention provides a perovskite photodetector and a preparation method based on the TiO2 electron transport layer and the interface modification layer of inorganic metal oxide. The detector includes the TiO2 dense layer grown on the conductive substrate by the atomic layer deposition technology as the electron transport layer, and then a layer of organic-inorganic hybrid Perovskite Thin film is prepared as a layer. The photosensitive layer then deposited a layer of spiro OMeTAD hole transport layer, then deposited a layer of inorganic oxide interface modified layer (including one of MoO3, WO3, or V2O5), and finally deposited a layer of Au or Ag as a metal electrode. As an interface modification layer, the TiO2 improves the life of the photodetector, reduces the dark current of the detector, improves the detection rate, reduces the cost of the preparation of the device, and is beneficial to the industrialization of the perovskite photodetector.

【技术实现步骤摘要】
一种有机无机杂化光电探测器
本专利技术属于光电探测
，更具体地涉及一种有机无机杂化光电探测器。
技术介绍
光电探测器在光通信，环境监测，图像传感、红外遥感等军事和国民经济的众多领域有着广泛的应用。有机无机杂化钙钛矿材料所具有的消光系数高、吸收范围宽、激子扩散长度长、可溶液加工等优点使其非常适宜制作光电探测器。但是钙钛矿材料稳定性能较差，在水氧条件下容易分解，造成探测器的寿命低下。在器件的制备过程中，钙钛矿层常制备在TiO2基底之上。但是，TiO2常需要经过高温灼烧，一方面造成器件制备成本高，另一方面也与柔性衬底无法兼容。目前钙钛矿光电探测器的研究尚刚刚起步，新的器件结构和器件的制备方便亟待开发。
技术实现思路
针对背景中的问题，本专利技术的目的在于提供一种有机无机杂化光电探测器，通过原子层沉积技术制备TiO2致密层和无机金属氧化物界面修饰层在器件中的使用，提高了钙钛矿光电探测器的稳定性，提高了器件的探测率，降低了器件制备成本。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种新型钙钛矿光电探测器，其特征在于：所述光电探测器从下至上由透明导电基底、TiO2电子传输层、光敏层、空穴传输层、界面修饰层和金属反射电极组成。进一步的，所述的透明导电基底为ITO或者FTO透明导电玻璃，其方块电阻10-25Ω，透过率为80-95％。进一步的，所述的电子传输层为TiO2致密层，TiO2致密层通过原子层沉积技术制备。进一步的，所述的光敏层为CH3NH3PbX3钙钛矿材料，其中X＝Cl、Br、I或者它们的混合物。进一步的，所述的空穴传输层为spiro-OMeTAD。进一步的，所述的界面修饰层为高功函数的无机透明金属氧化物，所述的高功函数的无机透明金属氧化物为MoO3、WO3或者V2O5。进一步的，所述的金属反射电极为Al、Ag或者Au。按照本专利技术的另一方面，提供了一种新型钙钛矿光电探测器的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)透明导电基底清洗透明导电基底依次采用丙酮、水、玻璃清洗剂清洗，清洗完毕后在异丙醇、去离子水、乙醇各超声处理15分钟，处理完毕后用高纯氮气吹干，然后放置在紫外灯下，照射20分钟；步骤(2)原子层沉积技术制备致密TiO2电子传输层在透明导电基底上通过原子层沉积(ALD)技术制备一层致密的TiO2作为电子传输层，TiO2层的厚度为10-30nm；步骤(3)溶液法制备钙钛矿光敏层所述的钙钛矿光敏层为CH3NH3PbX3，其中X＝Cl、Br、I或者它们的混合物，将配置好的钙钛矿前驱体溶液通过匀胶机旋转涂覆在TiO2电子传输层上，然后在加热板上退火处理；加热温度90-110℃，退火时间30-120分钟；步骤(4)空穴传输层的制备将配置好的spiro-OMeTAD溶液旋涂在钙钛矿光敏层上，然后在加热板上退火处理；步骤(5)界面修饰层的制备所述的界面所述的界面修饰层为高功函数的无机透明金属氧化物，所述的高功函数的无机透明金属氧化物为MoO3、WO3或者V2O5；将上述制备好的基底放入真空蒸发镀膜设备中，真空度达到小于5×10-4将MoO3、WO3或者V2O5的粉体通过真空蒸镀的方式沉积到spiro-OMeTAD空穴传输层上；步骤(6)金属反射电极的制备沉积完上述金属氧化物的界面修饰层继续沉积50-300nm的Al、Ag或者Au作为金属反射电极，完成器件的制备。总体而言，按照本专利技术的上述技术构思与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1、本专利技术采用原子层沉积技术生长TiO2致密电子传输层，使得TiO2电子传输层的导电性大大提高，所得电子传输层薄膜均匀、密实没有孔洞，降低了器件的暗电流，提高了器件的探测率；TiO2制备无需高温烧灼工艺，降低了器件的制备成本，可以与柔性基底兼容；2、本专利技术采用热蒸镀的方法生长的无机金属氧化物界面修饰层，可以有效保护器件，防止水氧进入钙钛矿光敏层，提高了器件的稳定性和寿命。同时界面修饰层可以起到电子阻挡层的作用，减小了漏电流，提高了器件的性能。附图说明图1是本专利技术的新型钙钛矿光电探测器结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的技术方案更加明白，结合以下实例对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，光电探测器从下至上由透明导电基底1、TiO2电子传输层2、光敏层3、空穴传输层4、界面修饰层5和金属反射电极6组成。进一步的，所述的透明导电基底为ITO或者FTO透明导电玻璃，其方块电阻10-25Ω，透过率为80-95％。进一步的，所述的电子传输层为TiO2致密层，TiO2致密层通过原子层沉积技术制备，厚度为10-30nm。进一步的，所述的光敏层为CH3NH3PbX3钙钛矿材料，其中X＝Cl、Br、I或者它们的混合物，厚度为200-1000nm。进一步的，所述的空穴传输层为spiro-OMeTAD。进一步的，所述的界面修饰层为高功函数的无机透明金属氧化物，所述的高功函数的无机透明金属氧化物为MoO3、WO3或者V2O5。所述的金属反射电极为Al、Ag或者Au。实施例一步骤(1)选择方块10-25Ω，透过率为80-95％的ITO导电玻璃为透明导电基底，随后用丙酮、水、玻璃清洗剂清洗，清洗完毕后在异丙醇、去离子水、乙醇各超声处理15分钟，处理完毕后用高纯氮气吹干，然后放置在紫外灯下，照射20分钟。步骤(2)原子层沉积技术制备致密TiO2电子传输层在ITO透明导电基底上通过原子层沉积技术制备一层20nm厚的致密TiO2作为电子传输层。步骤(3)溶液法制备钙钛矿光敏层使用二甲基甲酰胺为溶剂，摩尔比例为1：3的PbCl2和CH3NH3I为溶质，并在60℃下搅拌溶解，得到质量分数为30％的钙钛矿前驱体溶液。将将配置好的钙钛矿前驱体溶液通过匀胶机旋转涂覆在TiO2电子传输层上，转速为2000-5000rmp，时间为30-60s，然后在100℃加热板上退火120分钟。步骤(4)空穴传输层的制备取一定量的spiro-OMeTAD溶入氯苯，配置成80mg/ml的溶液，搅拌溶解，将配置好spiro-OMeTAD溶液旋涂在钙钛矿光敏层上，转速为1000-3000rmp，时间为20-50s，然后在70℃加热板上退火处理5-30分钟。步骤(5)界面修饰层的制备将上述制备好的基底放入真空蒸发镀膜设备中，真空度达到小于5×10-4Pa后将MoO3粉体通过真空蒸镀的方式沉积到spiro-OMeTAD空穴传输层上；MoO3的沉积厚度为5-40nm，通过石英晶振片进行监控。步骤(6)金属反射电极的制备沉积完上述MoO3界面修饰层后，继续沉积100nm的Al作为金属反射电极，完成器件的制备。以上所述仅为本专利技术的实施例，并非因此限制本专利技术的专利范围，凡是利用本专利技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本专利技术的专利保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型钙钛矿光电探测器，其特征在于：所述光电探测器从下至上由导电基底、TiO2电子传输层、光敏层、空穴传输层、界面修饰层和金属反射电极组成。

【技术特征摘要】
1.一种新型钙钛矿光电探测器，其特征在于：所述光电探测器从下至上由导电基底、TiO2电子传输层、光敏层、空穴传输层、界面修饰层和金属反射电极组成。2.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的透明导电基底为ITO或者FTO透明导电玻璃，其方块电阻10-25Ω，透过率为80-95％。3.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的电子传输层为TiO2致密层，TiO2致密层通过原子层沉积技术制备。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海军，张科，
申请(专利权)人：淮南师范学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34