一种基于钙钛矿材料的偏振探测器吸光层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于钙钛矿材料的偏振探测器吸光层及其制备方法，其步骤为：N

【技术实现步骤摘要】
一种基于钙钛矿材料的偏振探测器吸光层及其制备方法
本专利技术属于有机无机杂化钙钛矿偏振探测领域，特别是一种可应用于线性偏振光探测领域的基于准二维钙钛矿PEA2MA4Pb5I16的吸光层及其制备方法。
技术介绍
偏振作为电磁学中的重要一环，已经在纳米以及光电领域引起了广泛的关注，为复杂环境下的目标识别开辟了新的前景。与传统的探测传感技术不同，偏振探测不仅可以区分目标和背景之间的辐射强度，还可以识别目标的极化信息，有效地抑制来自背景的干扰信号的同时，大大提高了目标对比度，从而提升目标检测和成像的质量，同时也在传感成像领域吸引了广泛的研究。通常偏振探测可以通过光学器件的设计或通过探测器吸光层表面的图案化来实现。光学元件本身价格昂贵，且设计光路增加了人力成本。同理，对吸光层进行图案化也大大增加了偏振探测器的构筑难度以及成本。二维材料由于其本身的低对称性结构，本身便具有对偏振光敏感的特性，是偏振探测器吸光层的合适候选者。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于钙钛矿材料的偏振探测器的吸光层及其制备方法。本专利技术提供一种基于钙钛矿材料的偏振探测器的吸光层及其制备方法，包括如下步骤：（1）N2氛围中，在PEA2MA4Pb5I16前驱体溶液中加入添加剂，搅拌一段时间后过滤，其中，添加剂为摩尔比为0.5~1.5：0.5~1.5的NH4SCN和NH4Cl的混合物，NH4SCN与前驱体溶液中的PbI2的摩尔比为1~3：10；（2）利用步骤（1）所得溶液采用旋涂法制备吸光层。较佳的，前驱体溶液中的Pb浓度为0.8M~1.2M。较佳的，于50~70℃下搅拌2h以上。较佳的，步骤（2）中，以5000rpm转速旋涂35s，并在100℃退火15min，获得吸光层。本专利技术还提供了一种基于钙钛矿材料的偏振探测器及其制备方法，包括如下步骤：（1）对ITO基片进行清洗，干燥，以及表面预处理；（2）在PEA2MA4Pb5I16前驱体溶液中加入添加剂，搅拌一段时间后过滤，其中，添加剂为摩尔比为0.5~1.5：0.5~1.5的NH4SCN和NH4Cl的混合物，NH4SCN与前驱体溶液中的PbI2的摩尔比为1~3：10；（3）在表面预处理的ITO基片旋涂制备空穴传输层；（4）在步骤（3）所得空穴传输层上利用步骤（2）所得溶液采用旋涂法制备吸光层，并进行退火；（5）继续旋涂制备电子传输层；（6）旋涂完毕，在电子传输层上蒸镀银电极。进一步地，步骤（1）中，对ITO基片进行表面预处理采用的是紫外光辐照20min，去除基片表面的悬挂键以及提高表面功函。进一步地，步骤（2）中，前驱体溶液中的Pb浓度为1.0M，于50~70℃下搅拌2h以上。进一步地，步骤（3）中，以4000rpm转速，旋涂35s，并130℃退火15min，获得空穴传输层。进一步地，步骤（4）中，以5000rpm转速旋涂35s，并在100℃退火15min，获得吸光层。进一步地，步骤（5）中，以2000rpm转速旋涂35s，获得电子传输层。进一步地，步骤（6）中，蒸镀的Ag电极厚度为100nm。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1）本专利技术使用的溶液法制备的钙钛矿偏振探测器，无需进行外部结构的加工，且相比传统的二维材料的制备更加简便；2）本专利技术使用简单地添加剂辅助的方法，可以实现准二维钙钛矿的取向性增强，使得器件有着0.4的偏振度；3）溶液法为制备大面积器件提供了可能性。附图说明图1为对比例未加添加剂钙钛矿的SEM图。图2为对比例未加添加剂钙钛矿的GIWAXS图像。图3为对比例所得器件的角分辨电流极坐标图。图4为本专利技术实例1钙钛矿层的SEM图。图5为本专利技术实例1器件的角分辨电流极坐标图。图6为本专利技术实例2钙钛矿层的截面SEM图。图7为本专利技术实例2器件的角分辨电流极坐标图。图8为本专利技术实例3钙钛矿层的GIWAXS图像。图9为本专利技术实例4钙钛矿层的SEM图。图10为本专利技术实例4钙钛矿层的GIWAXS图像。图11为本专利技术实例4器件的响应度随入射光偏振角变化的最大最小值曲线。图12为本专利技术实例4器件的EQE随入射光偏振角变化的的最大最小值曲线。具体实施方式下面对比例和实施例中涉及的空穴传输层为PEDOT:PSS（聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)），电子传输层为PCBM（[6,6]-苯基C61丁酸甲酯）。对比例本对比例为一种基于钙钛矿材料的偏振探测器制备方法，具体包括以下步骤：（1）将ITO基片依次放入清洁剂、去离子水、丙酮、异丙醇依次各超声清洗15min进行清洗，使用氮气枪轻扫以干燥ITO玻璃片，接着对ITO玻璃进行20min的UV光照射；（2）按照PEAI、MAI、PbI2，添加剂NH4SCN、NH4Cl为2：4：5：0：0的比例配制1.0M浓度的前驱体溶液，在N2氛围中70℃搅拌过夜；（3）偏振探测器的器件结构为ITO/PEDOT:PSS/PEA2MA4Pb5I16/PCBM/Ag，其中，PEDOT:PSS以4000rpm转速，旋涂35s，130℃退火15min；PEA2MA4Pb5I16以5000rpm转速旋涂35s，100℃退火15min；PCBM以2000rpm转速旋涂35s。蒸镀的Ag电极厚度为100nm；无添加剂（即NH4SCN：NH4Cl=0：0）的钙钛矿层的SEM图像如图1所示，表面有较多裂纹及针孔。GIWAXS图像如图2所示，多组衍射环表示晶粒毫无取向性。对应器件的角分辨电流如图3所示，没有明显的偏振特征。实施例1：本实施例为一种基于钙钛矿材料的偏振探测器制备方法，具体包括以下步骤：（1）将ITO基片依次放入清洁剂、去离子水、丙酮、异丙醇依次各超声清洗15min进行清洗，使用氮气枪轻扫以干燥ITO玻璃片，接着对ITO玻璃进行20min的UV光照射；（2）按照PEAI、MAI、PbI2，添加剂NH4SCN、NH4Cl为2：4：5：1：1的比例配制1.0M浓度的前驱体溶液，在N2氛围中70℃搅拌过夜；（3）器件结构为ITO/PEDOT:PSS/PEA2MA4Pb5I16/PCBM/Ag，其中，PEDOT:PSS以4000rpm转速，旋涂35s，130℃退火15min；PEA2MA4Pb5I16以5000rpm转速旋涂35s，100℃退火15min；PCBM以2000rpm转速旋涂35s。蒸镀的Ag电极厚度为100nm；实例1制备的钙钛矿层的SEM图像如图4所示，表面的针孔及裂纹显著减少。对应器件的角分辨电流如图5所示，有着明显的偏振特性，偏振度经计算达到0.4。实施例2：本实施例为一种基于钙钛矿材料的偏振探测器制备方法，具体包括以下步骤：（1）将ITO基片依次放入清洁剂、去离子水、丙酮、异本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏振探测器吸光层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）N

【技术特征摘要】
1.一种偏振探测器吸光层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）N2氛围中，在PEA2MA4Pb5I16前驱体溶液中加入添加剂，搅拌一段时间后过滤，其中，添加剂为摩尔比为0.5~1.5：0.5~1.5的NH4SCN和NH4Cl的混合物，NH4SCN与前驱体溶液中的PbI2的摩尔比为1~3：10；
（2）利用步骤（1）所得溶液采用旋涂法制备吸光层。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，前驱体溶液中的Pb浓度为0.8M~1.2M。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，于50~70℃下搅拌2h以上。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，以5000rpm转速旋涂35s，并在100℃退火15min，获得吸光层。


5.如权利要求1-4任一所述的方法制备的偏振探测器吸光层。


6.一种基于钙钛矿材料的偏振探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）对ITO基片进行清洗，干燥，以及表面预处理；
（2）在PEA2MA4Pb5I16前驱体...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓宝，韩泽尧，邹友生，曾海波，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32