一种基于电子俘获诱导空穴注入形成光增益的钙钛矿光电器件及其制备方法技术

一种基于电子俘获诱导空穴注入形成光增益的CH3NH3PbI3钙钛矿光电器件及其制备方法，属于光电探测技术领域。从下至上，依次由具有ITO导电薄膜的玻璃衬底、PEDOT‑PSS空穴传输层、CH3NH3PbI3钙钛矿感光薄膜、PCBM电子萃取层、PCBM：F4‑TCNQ混合材料电子俘获层、BCP修饰层、Au电极构成。钙钛矿感光层吸光后产生的光生电子流向器件阴极，并被F4‑TCNQ提供的深电子陷阱所束缚，导致阴极附近的PCBM能级向下弯曲，并在PCBM中形成空穴势垒尖峰，阴极空穴在较小的反向偏压下可以隧穿通过该势垒尖峰并注入器件，最终形成空穴增益，大幅提高探测器的光电流密度。

A perovskite photoelectrical device based on electron trapping induced hole injection to form light gain and its preparation method

A CH3NH3PbI3 perovskite photoelectrical device based on electron trapping induced hole injection to form light gain and preparation method, and a preparation method, belongs to the field of photoelectric detection technology. From the bottom to the top, followed by a ITO conductive film glass substrate, PEDOT PSS hole transport layer, CH3NH3PbI3 perovskite photosensitive film, PCBM electronic extraction layer, PCBM:F4 TCNQ mixed electron trapping material layer, BCP layer, Au modified electrodes. The photosensitive layer perovskite absorption after photoinduced electron flow to the cathode device, and bound by F4 deep electron traps TCNQ, leading to PCBM level near the cathode to bend downward, and the hole barrier spike formation in the PCBM, the cathode hole can tunneling through the barrier spike and injection device in reverse bias lower finally, the formation of hole gain, a substantial increase in photocurrent density detector.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电子俘获诱导空穴注入形成光增益的钙钛矿光电器件及其制备方法
本专利技术属于光电探测
，具体涉及一种基于电子俘获诱导空穴注入形成光增益的CH3NH3PbI3钙钛矿光电器件及其制备方法。
技术介绍
三卤化有机金属钙钛矿材料具有优异的光吸收和电荷传输特性，在紫外及可见光范围内的光吸收系数达到105cm-1，载流子迁移率超过100cm2V-1s-1，目前已在太阳能电池、光电探测器等应用领域被广泛研究。近年来，关于钙钛矿太阳能电池的研究发展迅速，而且成果丰硕，单节钙钛矿太阳能电池的能量转换效率已达到22.1％，显示出与商业硅电池竞争的潜力。然而，由于受到材料本身性质的局限，基于钙钛矿材料的光电探测器普遍难以形成增益，导致探测器的光电流、响应度和探测灵敏度等参数难以超过一些基于传统感光材料的器件，阻碍了钙钛矿材料及探测器的应用与推广。因此，通过调整器件结构、改善器件传输层材料性质，使钙钛矿光电器件具有增益，成为提升器件性能的研究重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于电子俘获诱导空穴注入形成光增益的CH3NH3PbI3钙钛矿光电器件及其制备方法。本专利技术所述的基于电子俘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电子俘获诱导空穴注入形成光增益的钙钛矿光电器件，其特征在于：从下至上，依次由具有ITO导电薄膜的玻璃衬底、PEDOT‑PSS空穴传输层、CH3NH3PbI3钙钛矿感光薄膜、PCBM电子萃取层、PCBM：F4‑TCNQ混合材料电子俘获层、BCP修饰层、Au电极构成；混合材料电子俘获层中，PCBM和F4‑TCNQ的质量比为2～8：1；其中，PEDOT‑PSS为聚(3,4‑乙烯二氧噻吩)‑聚苯乙烯磺酸；PCBM为[6,6]‑苯基C61丁酸甲酯；F4‑TCNQ为2,3,5,6‑四氟‑7,7',8,8'‑四氰二甲基对苯醌；BCP为2,9‑二甲基‑4,7‑联苯‑1,10‑菲罗啉。

【技术特征摘要】
1.一种基于电子俘获诱导空穴注入形成光增益的钙钛矿光电器件，其特征在于：从下至上，依次由具有ITO导电薄膜的玻璃衬底、PEDOT-PSS空穴传输层、CH3NH3PbI3钙钛矿感光薄膜、PCBM电子萃取层、PCBM：F4-TCNQ混合材料电子俘获层、BCP修饰层、Au电极构成；混合材料电子俘获层中，PCBM和F4-TCNQ的质量比为2～8：1；其中，PEDOT-PSS为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸；PCBM为[6,6]-苯基C61丁酸甲酯；F4-TCNQ为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌；BCP为2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-菲罗啉。2.如权利要求1所述的一种基于电子俘获诱导空穴注入形成光增益的钙钛矿光电器件，其特征在于：ITO导电薄膜的厚度为150～300nm，PEDOT-PSS空穴传输层的厚度为10～20nm，CH3NH3PbI3钙钛矿感光薄膜的厚度为300～450nm，PCBM电子萃取层的厚度为20～40nm，PCBM：F4-TCNQ混合材料电子俘获层的厚度为10～20nm，BCP修饰层的厚度为4～12nm，Au电极的厚度为30～50nm。3.权利要求1或2所述的一种基于电子俘获诱导空穴注入形成光增益的钙钛矿光电器件的制备方法，其步骤如下：(1)清洗衬底将具有ITO导电薄膜的玻璃衬底依次置于丙酮、乙醇和去离子水中，分别超声清洗10～15分钟，然后烘干；(2)旋涂法制备PEDOT-PSS空穴传输层配制质量分数为1.3～1.7％的PEDOT-PSS水溶液，然后将该溶液旋涂于步骤(1)得到的清洗后的ITO导电薄膜表面，旋涂转速为3000～4500转/分钟，旋涂时间为30～50秒；然后于100～150℃条件下退火10～15分钟，最后冷却至室温；(3)旋涂法制备CH3NH3PbI3钙钛矿感光薄膜将CH3NH3PbI3钙钛矿前驱溶液旋涂于步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮圣平，刘春雨，张德重，刘彩霞，周敬然，张歆东，郭文滨，董玮，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22