一种用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿及其制备方法技术

本发明专利技术特别涉及一种用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿及其制备方法，属于晶体材料加工技术领域，钙钛矿包括钙钛矿本体，钙钛矿本体至少一表面键合有钝化剂，钝化剂为三苯基氧化膦；利用TPPO(三苯基氧化膦)和钙钛矿晶体表面中的Pb形成Pb‑O键，钝化表面Cl、Br、I卤素空位带来的缺陷，减少钙钛矿材料的表面悬挂键，以此降低离子迁移，从而有效抑制钙钛矿光电探测器工作时暗电流过大和暗电流漂移的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿及其制备方法
本专利技术属于晶体材料加工
，特别涉及一种用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿及其制备方法。
技术介绍
光电探测器是一种将光信号转变为电信号的设备，吸收光谱波长从红外分布至高能射线。光电探测器在光学成像、光通信、自动控制、生化传感等领域具有广泛应用。因此，开发性能优越的光电探测器有重要意义。光电探测器主要使用半导体材料，目前商用的探测器材料包括硅、锗、铟、砷化镓、氮化镓等，由于带隙不同以覆盖不同的光谱范围。相较于上述材料，卤素钙钛矿具有高载流子迁移率、较长载流子寿命、高吸光系数、高电阻率和禁带宽度可调的良好光电特性，以及低原料成本、低工艺成本的优势，在光电领域得到了快速发展与应用。申请人在专利技术过程中发现：钙钛矿在制备过程中会有很多的体缺陷和界面缺陷，在将钙钛矿应用于钙钛矿光电探测器时，当该钙钛矿光电探测器处于工作状态时，钙钛矿中的卤素离子会通过这些缺陷实现大范围迁移，在表面处和金属电极反应，造成探测器暗电流漂移；此外，钙钛矿材料的表面缺陷态会形成很多的漏电点，增加器件的暗电流，严重影响器件的性能。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿及其制备方法。本专利技术实施例提供了一种用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿，所述钙钛矿包括钙钛矿本体，所述钙钛矿本体至少一个表面键合有钝化剂三苯基氧化膦。可选的，所述钙钛矿本体的钙钛矿材料的化学式为ABX3，其中，A包括甲胺根阳离子、甲脒根阳离子和铯阳离子中的至少一种；B包括铅阳离子；X包括氯阴离子、溴阴离子和碘阴离子中的至少一种。基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿的制备方法，用以制备如上所述的用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿，所述方法包括：获得所述三苯基氧化膦；将所述三苯基氧化膦溶于溶剂，获得三苯基氧化膦溶液；将所述钙钛矿本体浸泡于所述三苯基氧化膦溶液，获得初品；将所述初品以清洗剂进行清洗并晾干，获得表面钝化的钙钛矿。可选的，所述溶剂包括甲苯。可选的，所述三苯基氧化膦溶液的浓度为1mg/mL-20mg/mL。可选的，所述三苯基氧化膦溶液的浓度为10mg/mL。可选的，所述将所述钙钛矿本体浸泡于所述三苯基氧化膦溶液中，浸泡时间为1min-10min。可选的，所述浸泡时间为5min。可选的，所述清洗剂包括甲苯溶液、氯仿和二氯甲烷中的至少一种。可选的，所述将所述初品以清洗剂进行清洗并晾干中，清洗时间控制在1min。本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术实施例提供的用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿，钙钛矿包括钙钛矿本体，钙钛矿本体至少一表面键合有钝化剂，钝化剂为三苯基氧化膦；利用TPPO(三苯基氧化膦)和钙钛矿晶体表面中的Pb形成Pb-O键，钝化表面Cl、Br、I卤素空位带来的缺陷，减少钙钛矿材料的表面悬挂键，以此降低离子迁移，从而有效抑制钙钛矿光电探测器工作时暗电流过大和暗电流漂移的问题。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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它的附图。图1是本专利技术实施例提供的铯铅溴(CsPbBr3)钙钛矿单晶钝化前在显微镜下的光学照片；图2是本专利技术实施例提供的铯铅溴(CsPbBr3)钙钛矿单晶钝化后在显微镜下的光学照片；图3是本专利技术实施例提供的铯铅溴(CsPbBr3)钙钛矿单晶钝化前在365nm光激发下显微镜下的荧光照片；图4是本专利技术实施例提供的铯铅溴(CsPbBr3)钙钛矿单晶钝化后在365nm光激发下显微镜下的荧光照片；图5是本专利技术实施例提供的铯铅溴(CsPbBr3)钙钛矿单晶钝化后应用于器件测试的I-t曲线图。具体实施方式下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本专利技术，本专利技术的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本专利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。申请人在专利技术过程中发现：钙钛矿在制备过程中会有很多的体缺陷和界面缺陷，在将钙钛矿应用于钙钛矿光电探测器时，当该钙钛矿光电探测器处于工作状态时，钙钛矿中的卤素离子会通过这些缺陷实现大范围迁移，在表面处和金属电极反应，造成探测器暗电流漂移；此外，钙钛矿材料的表面缺陷态会形成很多的漏电点，增加器件的暗电流，严重影响器件的性能。为此，申请人创造性的发现：采用三苯基氧化膦与钙钛矿晶体表面进行反应，能够降低器件暗电流，提高器件性能。根据本专利技术一种典型的实施方式，提供了一种用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿，钙钛矿包括钙钛矿本体，钙钛矿本体至少一表面键合有钝化剂，钝化剂为三苯基氧化膦。本实施例中，钙钛矿本体的钙钛矿材料的化学式为ABX3，其中，A包括甲胺根阳离子MA+、甲脒根阳离子FA+和铯阳离子Cs+中的至少一种；B包括铅阳离子Pb2+；X包括氯阴离子Cl-、溴阴离子Br-和碘阴离子I-中的至少一种，例如钙钛矿本体的钙钛矿材质包括但不限于：Cs0.87MA0.13PbBr3、MAPbBr3、CsPbBr3、MAPbBr3、FAPbBr3、CsPbBr3、MAPbCl3、CsPbI3、MAPbI3、MAPbI2Br、MAPbI2Cl、……，在此不一一列举，需要注意的是，以上的列举仅用以表面本专利技术的几种实施方式，并不用以限定本专利技术。该表面钝化的钙钛矿利用TPPO(三苯基氧化膦)和钙钛矿晶体表面中的Pb形成Pb-O键，钝化表面Cl、Br、I卤素空位带来的缺陷，减少钙钛矿材料的表面悬挂键，以此降低离子迁移，从而有效解决了钙钛矿光电探测器工作时暗电流过大和暗电流漂移的问题。根据本专利技术另一种典型的实施方式，提供了一种如上的用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿的制备方法，制备方法包括：获得三苯基氧化膦；将三苯基氧化膦投入溶剂，获得三苯基氧化膦溶液；本实施例中，溶剂采用甲苯，且配制成的三苯基氧化膦溶液的浓度为1mg/mL-20mg/mL；将钙钛矿本体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿，其特征在于，所述钙钛矿包括钙钛矿本体，所述钙钛矿本体至少一个表面键合有钝化剂三苯基氧化膦。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿，其特征在于，所述钙钛矿包括钙钛矿本体，所述钙钛矿本体至少一个表面键合有钝化剂三苯基氧化膦。


2.根据权利要求1所述的用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿，其特征在于，所述钙钛矿本体的钙钛矿材料的化学式为ABX3，其中，
A包括甲胺根阳离子、甲脒根阳离子和铯阳离子中的至少一种；
B包括铅阳离子；
X包括氯阴离子、溴阴离子和碘阴离子中的至少一种。


3.一种用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿的制备方法，用于制备如权利要求1或2所述的用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿，其特征在于，所述方法包括：
获得三苯基氧化膦；
将所述三苯基氧化膦溶于溶剂，获得三苯基氧化膦溶液；
将所述钙钛矿本体浸泡于所述三苯基氧化膦溶液，获得初品；
将所述初品以清洗剂进行清洗并晾干，获得表面钝化的钙钛矿。


4.根据权利要求3所述的用于光电探测器的表面钝化的钙钛矿的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括甲苯。

【专利技术属性】
技术研发人员：唐江，牛广达，赵杉，
申请(专利权)人：华中科技大学鄂州工业技术研究院，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42