一种钙钛矿纳米线阵列光电探测器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种钙钛矿纳米线阵列光电探测器，包括基底(1)、复合在所述基底(1)上表面的有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列(2)以及设于所述有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列(2)上方的电极(4)，所述基底(1)的上表面复合有有机半导体保护层(3)，所述有机半导体保护层(3)覆盖在所述有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列(2)的上方，所述电极(4)设于有机半导体保护层(3)的上表面。该钙钛矿纳米线阵列光电探测器光电探测性能优秀、空气稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿纳米线阵列光电探测器
本技术属于光电器件
，具体涉及一种钙钛矿纳米线阵列光电探测器。
技术介绍
光电探测器具有将光信号转变为电信号的功能，是支撑光信息
的基本器件，在光通信、传感、安全以及生物传感等领域有着广泛的应用。目前商品化的光电探测器主要是基于Si、GaN、InGaAs等无机半导体材料。这类探测器在响应速度、灵敏度以及稳定性方面均具有很好的性能，但与此同时其制备工艺复杂、成本高。因此，开发性能良好，且低成本的光电探测器对光信息领域的发展有着重要意义。随着有机无机杂化钙钛矿(以下简称钙钛矿)太阳能电池光电转换效率的迅速提升，钙钛矿材料所具备的良好吸光系数、高载流子迁移率以及低成本的溶液法制备工艺等特性得到了人们的广泛关注。这些特性表明，钙钛矿材料可以用于制作兼具低成本与良好性能的光电探测器。目前，钙钛矿太阳能电池已经将光电转换效率从2009年的3％提高到了现在的22％。虽然钙钛矿被视为极具潜力的下一代太阳能电池材料，但是，它存在一个严重的短板需要克服：钙钛矿材料怕水，其稳定性和性能会在潮湿的环境下迅速降低。因此，通过合适的手段提高钙钛矿材料或器件在空气中的稳定性，是提高钙钛矿光电器件使用寿命和推进钙钛矿光电探测器实用化的关键，也成为了发展钙钛矿材料实际应用的关键技术。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种光电探测性能优秀、空气中性能稳定的钙钛矿纳米线阵列光电探测器。为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：一种钙钛矿纳米线阵列光电探测器，包括基底、复合在所述基底上表面的有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列以及设于所述有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列上方的电极，所述基底的上表面复合有有机半导体保护层，所述有机半导体保护层覆盖在所述有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列的上方，所述电极设于有机半导体保护层的上表面。作为对上述技术方案的进一步改进：优选的，所述有机半导体保护层为4，4′-环己基二[N，N-二(4-甲基苯基)苯胺]薄膜。4，4′-环己基二[N，N-二(4-甲基苯基)苯胺]是一种有机半导体材料，其具有优异的空气稳定性和高的空穴迁移率，本技术优选使用4，4′-环己基二[N，N-二(4一甲基苯基)苯胺]薄膜作为保护层，可使光电探测器具有更加优异的光电探测性能和空气稳定性。优选的，所述有机半导体保护层的厚度为30nm～50nm。有机半导体保护层的厚度不宜过薄也不宜过厚，若其厚度过薄不能在钙钛矿纳米线阵列上形成致密的保护层，保护效果不好；若过厚则产生的载流子不能由钙钛矿纳米线阵列中全部传输到电极，造成载流子复合消耗，会影响光电探测器的性能。综合考虑，保护层厚度选择在30nm～50nm范围内可以获得最佳的效果。优选的，所述有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列为CH3NH3PbI3钙钛矿纳米线阵列。有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列可以是CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3纳米线等，而其中CH3NH3PbI3纳米线具有更好的光电探测性能和更好的稳定性，可使光电探测器具有更好的光电探测性能和空气稳定性。优选的，所述基底为表面粗糙度≤10nm的玻璃片、石英片或聚对苯二甲酸乙二醇酯片。理论上说，基底上表面的表面粗糙度越小越好，因为小的粗糙度有利于高结晶性、超长纳米线的生长。而高的粗糙度不利于制备高结晶性的纳米线，会使纳米线内存在较多的缺陷，不利于载流子在其内部的传输。然而，实际上基底表面的粗糙度不可能无限小。综合考虑实际情况和产品性能，选择表面粗糙度≤10nm的玻璃片、石英片或聚对苯二甲酸乙二醇酯作为基底。与现有技术相比，本技术的优点在于：通过在有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列和电极之间设置有机半导体保护层，将有机半导体保护层覆盖在有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列上，该有机半导体保护层不仅能够阻止空气中的水和氧气扩散，实现对钙钛矿纳米线阵的防护，而且具有高的空穴迁移率，可实现对空穴载流子的快速传输。因此，通过在有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列和电极之间设置有机半导体保护层可以有效提高光电探测器的光电探测性能和空气稳定性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术钙钛矿纳米线阵列光电探测器的结构示意图。图2为本技术实施例1中钙钛矿纳米线的扫描电镜图(SEM)。图3为本技术实施例1中钙钛矿纳米线的X射线衍射图谱(XRD)。图4为本技术实施例1中钙钛矿纳米线阵列光电探测器的光电流-电压曲线。图5为本技术实施例1中钙钛矿纳米线阵列光电探测器的响应时间-光电流曲线。图6为本技术实施例2中钙钛矿纳米线的扫描电镜图。图7为本技术实施例3中钙钛矿纳米线的扫描电镜图。图例说明：1、基底；2、有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列；3、有机半导体保护层；4、电极。具体实施方式为了便于理解本技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本技术作更全面、细致地描述，但本技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本技术的保护范围。除非另有特别说明，本技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。实施例1：本技术钙钛矿纳米线阵列光电探测器的一种实施例。该钙钛矿纳米线阵列光电探测器的结构如图1所示。由图1可见，其主要包括基底1、复合在基底1上表面的有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列2、覆盖在有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列2上的有机半导体保护层3(4，4′-环己基二[N，N-二(4-甲基苯基)苯胺]薄膜)以及复合在有机半导体保护层3上表面的电极4。其中，基底1为玻璃片，其表面粗糙度(Ra)为8nm；有机半导体保护层3的厚度为45nm；有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列2为CH3NH3PbI3钙钛矿纳米线阵列。该钙钛矿纳米线阵列光电探测器的制备方法包括以下步骤：(1)依次使用去离子水、丙酮和无水乙醇将基底1分别进行超声清洗20min，然后使用高纯气体吹干，最后进行紫外-臭氧照射处理20min。使基底1表面清洁，提高溶液在基底1表面的浸润性。(2)将CH3NH3I和PbI2按照摩尔比1∶1称取后，先将CH3NH3I溶于N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中形成CH3NH3I溶液，然后将PbI2加入到CH3NH3I溶液中混合，加热搅拌，其中加热温度为60℃，搅拌时间为12h，得到500mg/ml的CH3NH3PbI3前驱体溶液。(3)将CH3NH3PbI3前驱体溶液滴于基底1的表面，然后用刮刀将表面多余的溶液去除，在20℃的温度下，45％的湿度下，自然晾干，得到钙钛矿纳米线阵列。(4)将4，4′-环己基二[N，N-二(4-甲基苯基)苯胺]和二氯甲烷按照质量比10∶1混合后，搅拌分散得到浓度为10mg/ml的4，4′-环己基二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钙钛矿纳米线阵列光电探测器，包括基底(1)、复合在所述基底(1)上表面的有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列(2)以及设于所述有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列(2)上方的电极(4)，其特征在于：所述基底(1)的上表面复合有有机半导体保护层(3)，所述有机半导体保护层(3)覆盖在所述有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列(2)的上方，所述电极(4)设于有机半导体保护层(3)的上表面。

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿纳米线阵列光电探测器，包括基底(1)、复合在所述基底(1)上表面的有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列(2)以及设于所述有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列(2)上方的电极(4)，其特征在于：所述基底(1)的上表面复合有有机半导体保护层(3)，所述有机半导体保护层(3)覆盖在所述有机无机杂化钙钛矿纳米线阵列(2)的上方，所述电极(4)设于有机半导体保护层(3)的上表面。2.根据权利要求1所述的钙钛矿纳米线阵列光电探测器，其特征在于：所述有机半导体保护层(3)为4，...

【专利技术属性】
技术研发人员：童思超，王琴，尹莹，
申请(专利权)人：湖南湘标新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43