一种柔性光电探测器的简便制备方法技术

本发明专利技术属于光电探测器技术领域，公开了一种柔性光电探测器的简便制备方法。本发明专利技术采用钙钛矿作为光敏层，铅笔石墨作为电极，并使用纸张作为基材，利用书写的方法制备柔性光电探测器。器件制备所需的原材料方便获取，成本较低，该方法普适性强，可在多种纸张基材上制备，制备工艺简单，可用于大面积阵列化光电探测器的制备，对推动柔性器件的制备有着重要意义。对推动柔性器件的制备有着重要意义。对推动柔性器件的制备有着重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性光电探测器的简便制备方法


[0001]本专利技术属于光电探测器
，具体涉及一种柔性光电探测器的简便制备方法。

技术介绍

[0002]光电探测器是一种可以将光信号转换成电信号的器件，它在光通讯、环境监测、成像、生物传感器等方面有着重要应用。钙钛矿作为一种可溶液加工的材料，具有带隙可调，载流子迁移率高，光吸收系数大等特点，已广泛应用于太阳能电池、发光二极管、光电探测器和激光器。近年来，柔性光电子器件因其在可穿戴设备、生物传感器、智能纺织品等领域的应用前景而引起人们的广泛关注。为了制造柔性光电子器件，必须对所有光敏材料、电极和基片进行优化，以满足器件对柔性、轻量化、低成本和稳定性的要求。
[0003]目前，柔性钙钛矿光电器件的制备主要使用的基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙酯(PEN)等塑料基材。然而，塑料的热耐久性低、热膨胀系数高，一直是制造过程中的障碍。更重要的是，塑料基板在自然界中很难降解。纸张因其轻量化、可变形性及生物降解性而被认为是一种很有前途的柔性电子器件基板材料，符合现代电子产品向柔性器件发展的趋势。
[0004]CN107611267A公开了一种纸基钙钛矿太阳能电池的构建方法，利用丝网印刷技术将碳浆印刷在纤维素纸上制备成碳基导电纸，真空气相沉积法在碳修饰纸基底表面制备CH3NH3PbI3吸光层，最后使用蒸镀法分别制备电子传输层及电极，得到柔性可穿戴太阳能电池。CN113054112A公开了一种纸基钙钛矿太阳能电池的制备方法，以金纳米颗粒修饰纤维素纸制备导电纸基底，使用真空气相沉积法制备空穴传输层和钙钛矿层，利用镀膜仪制备C
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电子传输层、阻挡层以及Cu/Au透明电极，得到纸基柔性双钙钛矿太阳能电池。上述这些传统的方法复杂且耗时。更重要的是，这些方法制备的钙钛矿薄膜质量较差，难以得到单晶堆积结构。因此，开发一种制备纸基钙钛矿光电器件的简便方法在柔性光电器件领域具有重大意义。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种制备柔性光电探测器的简便制备方法，该方法制造成本低，操作简单，并且使用该方法制备的柔性光电探测器中的钙钛矿薄膜具有较低的缺陷和较长的载流子寿命。
[0006]本专利技术采用钙钛矿作为光敏层，铅笔石墨作为电极，并使用纸张作为基材，构成柔性光电探测器件。
[0007]一种柔性光电探测器的简便制备方法，包括如下步骤：
[0008]1)使用纸张作为光电探测器基材；并用铅笔在所述基材表面多次书写，形成致密的石墨层，构成石墨电极；
[0009]2)使用装有钙钛矿前驱体溶液的笔在所述石墨电极表面进行多次书写，经退火从
而制得柔性光电探测器。
[0010]根据本专利技术，所述步骤1)中纸张包括但不限于滤纸、打印纸或称量纸等。优选为打印纸。
[0011]根据本专利技术，所述步骤1)中铅笔包括但不限于6B铅笔，9B铅笔，10B铅笔，12B铅笔；优选为9B铅笔。
[0012]根据本专利技术，所述步骤1)中多次为1～100次，优选次数为15～30次。
[0013]根据本专利技术，所述步骤2)中钙钛矿前驱体为ABX3。
[0014]所述A为有机阳离子FA
+
、Cs
+
、CH3NH
3+
、BA
+
中的一种或几种以任意比例混合。
[0015]所述B为金属离子，包括但不限于Cu
+
、Pb
2+
、Sn
2+
、Bi
3+
中的一种或几种以任意比例混合。
[0016]所述X为卤素阴离子I
‑
、Br
‑
、Cl
‑
中的一种或几种以任意比例混合。
[0017]进一步优选地，所述钙钛矿前驱体选自CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、FAPbBr3、FAPbI3、FAbCl3、(BA)2PbI4、Cs3Cu2I5、Cs3Bi2I9、CsPbI3、CsPbBr3、CsPbI3或CsPbCl3。
[0018]根据本专利技术，所述步骤2)中钙钛矿前驱体溶液由钙钛矿前驱体和溶剂组成，所述溶剂包括但不限于二甲基亚砜(DMSO)、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAC)、甲苯、氯苯或γ
‑
丁内酯等。
[0019]根据本专利技术，所述步骤2)中钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.1mol/L～2mol/L。
[0020]根据本专利技术，所述步骤2)中笔包括但不限于Geemarker品牌G
‑
30商务笔，MOLOTOW品牌ONE4ALL马克笔，Artline品牌081530马克笔等，优选为Geemarker品牌G
‑
30商务笔。
[0021]根据本专利技术，所述步骤2)中多次为5～50次，优选次数为10～25次。
[0022]根据本专利技术，所述步骤2)中退火温度为25℃～300℃；优选退火温度为80℃～100℃，温度太低会导致形成的晶体过小，薄膜质量降低，温度过高会导致钙钛矿材料发生分解。
[0023]根据本专利技术，所述步骤2)中退火时间为1min～30min；优选退火时间为2min～10min。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有如下优势：
[0025]1)采用纸张作为基底材料制备柔性光电器件，具有成本低，质轻，生物相容性好及可降解的优点。
[0026]2)本专利技术制备的柔性光电探测器中的钙钛矿薄膜为单晶堆积结构，相较于旋涂等方法在纸基上制备的钙钛矿薄膜，该方法制备的钙钛矿薄膜斯托克斯位移更小，载流子寿命更长，薄膜缺陷态较少。
[0027]3)本专利技术制备工艺简单，可用于大面积阵列化的光电器件制备；且该方法具有普适性，可用于在不同的纸张基材上制备高性能的光电器件。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例1提供的一种柔性光电探测器的制备方法的流程示意图；图a为基材，图b为基材上制备的石墨电极，图c为光电探测器。
[0029]图2为本专利技术实施例1提供的石墨电极的电子扫描显微镜(SEM)照片。
[0030]图3为本专利技术实施例1提供的CH3NH3PbBr3钙钛矿薄膜SEM照片。
[0031]图4为本专利技术实施例1提供的CH3NH3PbBr3钙钛矿电子透射显微镜(TEM)及X射线衍射(XRD)图谱。
[0032]图5为本专利技术实施例1制备得到的柔性光电探测器的电流
‑
电压(I
‑
V)曲线。
[0033]图6为本专利技术实施例1制备得到的柔性光电探测器的瞬态光响应稳定性能表征。
[0034]图7为本专利技术实施例2制得的图像传感器示意图。
[0035]图8为本专利技术实施例2制得的图像传感器得到的图像。
具体实施方式
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性光电探测器的简便制备方法，包括如下步骤：1)使用纸张作为光电探测器基材；并用铅笔在所述基材表面多次书写，形成致密的石墨层，构成石墨电极；2)使用装有钙钛矿前驱体溶液的笔在所述石墨电极表面进行多次书写，经退火从而制得柔性光电探测器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中纸张包括但不限于滤纸、打印纸或称量纸；优选为打印纸。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中铅笔包括但不限于6B铅笔，9B铅笔，10B铅笔或12B铅笔；优选为9B铅笔。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中多次为1～100次；优选次数为15～30次。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中钙钛矿前驱体为ABX3。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述A为有机阳离子FA
+
、Cs
+
、CH3NH
3+
、BA
+
中的一种或几种以任意比例混合；所述B为金属离子，包括但不限于Cu
+
、Pb
2+
、Sn
2+
、Bi
3+
中的一种或几种以任意比例混合；所述X为卤素阴离子I
‑
、Br
‑
、Cl
‑
中的一种或几...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婷，谷振坤，张沙沙，赵如黛，王世珩，郭路通，李铁生，张懿强，宋延林，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：