基于IGZO/钙钛矿异质结的光电器件及制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于氧化铟镓锌(IGZO)/钙钛矿异质结的宽光谱光电器件及其制备方法，所述方法具体包括S1:对玻璃衬底进行表面清洗；S2:对玻璃衬底进行紫外线处理；S3:采用溶液法在清洗处理好的玻璃衬底上生长钙钛矿MAPbI3薄膜；S4:磁控溅射金电极；S5:以制备好的钙钛矿器件为衬底,通过溶液法旋涂生长IGZO纳米晶薄膜层，由此得到所述基于IGZO/钙钛矿异质结的光电器件。根据本发明专利技术提供的制备方法无需昂贵的设备和苛刻的生长环境，在低温情况下即可制备IGZO薄膜和钙钛矿薄膜，其制备得到的光电器件具备更宽的探测光谱波长范围。器件具备更宽的探测光谱波长范围。器件具备更宽的探测光谱波长范围。

【技术实现步骤摘要】
基于IGZO/钙钛矿异质结的光电器件及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种基于氧化铟镓锌(IGZO)/钙钛矿异质结的宽光谱光电器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人工智能、自动化的推进，实现自动识别与计算成为新一代科技发展追求的目标，光电探测技术是首当解决的一项任务，在显示与成像、光通信、遥感、生物医疗等领域发挥着重要作用。
[0003]在倡导绿色环保的潮流下，氧化铟镓锌(IGZO)作为一种具有前景的光吸收材料，在探测器的研究中受到广泛关注。通常，IGZO薄膜能实现<375nm的紫外光探测，在可见光范围内的响应较低，需要对器件材料进行进一步研究，以更好满足更宽光谱的探测领域需求。
[0004]另一方面，钙钛矿薄膜能实现375nm
‑
780nm的可见光探测，采用两种薄膜构成的异质结就能实现紫外到可见光的宽光谱光探测。然而，现有技术中，两种薄膜构成的异质结器件的制备方法需要通过沉积等办法来制备IGZO薄膜和钙钛矿薄膜，该办法需要昂贵的设备和苛刻的生长环境；再则，制备IGZO薄膜需要较高的退火温度，导致只能在耐高温的刚性衬底上制备。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种基于氧化铟镓锌(IGZO)/钙钛矿异质结的宽光谱光电器件及其制备方法。本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种基于氧化铟镓锌(IGZO)/钙钛矿异质结的光电器件的制备方法，所述方法具体包括：
[0007]S1:对玻璃衬底进行表面清洗；
[0008]S2:对玻璃衬底进行紫外线处理；
[0009]S3:采用溶液法在清洗处理好的玻璃衬底上生长钙钛矿MAPbI3薄膜；
[0010]S4:磁控溅射金电极；
[0011]S5:以制备好的钙钛矿器件为衬底,通过溶液法旋涂生长IGZO纳米晶薄膜层，由此得到所述基于IGZO/钙钛矿异质结的光电器件。
[0012]优选的，所述步骤S1具体包括：将所述玻璃衬底依次经过丙酮、乙醇、去离子水超声洗涤。
[0013]优选的，所述步骤S3具体包括：
[0014]S31:称取一定量的碘化铅(PbI2)和甲基碘化胺(MAI)，混合于干净的玻璃瓶中，用移液枪吸取一定量的N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)溶液滴入所述玻璃瓶中，震荡混合均匀后用有机系滤头过滤到另一个干净的小瓶中，得到混合溶液待用；
[0015]S32:称取一定量的MAI粉末，溶于异丙醇溶液中，震荡溶解后用有机系滤头过滤，得到MAI溶液待用。
[0016]S33:设置匀胶机转速6000rpm，匀胶时间15s，使用移液枪吸取步骤S31得到的混合溶液均匀旋涂于基底上，待匀胶机旋转15s后，再设置匀胶机转速4000rpm，匀胶时间45s，吸取步骤S32得到的MAI溶液动态滴注于基底上，随后在热台上进行预退火，退火温度为70℃，退火时间为20s，再在空气中进行退火，退火温度为104℃，退火时间为30min。
[0017]优选的，所述步骤S4具体包括：
[0018]通过溅射的方法在所述钙钛矿MAPbI3薄膜上用金属掩膜版蒸镀金顶电极，其中，有源层沟道宽为1mm，长为0.2mm。
[0019]优选的，所述步骤S5具体包括：
[0020]S51:将等摩尔的水合硝酸铟(In(NO3)3·
4H2O)、水合硝酸镓(Ga(NO3)3·
xH2O)、水合硝酸锌(Zn(NO3)2·
6H2O)溶解于一定量的去离子水中，与氢氧化铵溶液搅拌混合，制备IGZO前驱体溶液；
[0021]S52:在混合过程中监测PH值，令溶液处于中性态，以自然沉淀In、Ga和Zn；
[0022]S53:用离心机将沉淀物从溶液中分离出来；
[0023]S54:用去离子水离心洗涤沉淀物以去除残留离子；
[0024]S55:把清洗后的沉淀物放进高压釜中使用180℃低温和10atm高压处理1小时，以获得多结晶的IGZO纳米颗粒凝胶；
[0025]S56:设置匀胶机第一步转速1000rpm，匀胶时间10s，第二步转速1500rpm，匀胶时间30s，把步骤S55所得溶液旋涂于制备好的钙钛矿MAPbI3薄膜上，后进行95℃/10分钟的后退火处理得到IGZO薄膜。
[0026]优选的，步骤S52中PH＝7
‑
9。
[0027]优选的，步骤S53中离心机转速为3500转/15分钟。
[0028]本专利技术还提供一种IGZO/钙钛矿异质结的光电器件，其是根据上述基于IGZO/钙钛矿异质结的光电器件的制备方法制备得到。
[0029]优选的，所述光电器件吸收光谱波长范围达到200nm
‑
780nm。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0031](1)本专利技术提出了一种新的光电器件制备方法，通过溶液法低温制备IGZO薄膜和钙钛矿薄膜，无需昂贵的设备和苛刻的生长环境，在低温情况下即可制备IGZO薄膜和钙钛矿薄膜。
[0032](2)本专利技术提供了一种新的光电器件的制备方法，通过低温制备得到的IGZO薄膜和钙钛矿薄膜，进而得到基于IGZO/钙钛矿异质结结构的宽光谱光电器件，该光电器件具备更宽的探测光谱波长范围，探测光谱波长范围达到200nm
‑
780nm，解决了现有技术中制备困难的问题。
[0033](3)本专利技术提供了一种新的光电器件制备方法，通过溶液法低温制备IGZO薄膜和钙钛矿薄膜，优化了制备工艺参数，方法简单易操作，制备效果好。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例一提供的基于IGZO/钙钛矿异质结的光电器件的制备流程图；
[0035]图2为本专利技术提供的基于IGZO/钙钛矿异质结的光电器件的结构示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例一制备得到的钙钛矿MAPbI3薄膜的X射线衍射(XRD)检测图；
[0037]图4为本专利技术实施例一制备得到的钙钛矿MAPbI3薄膜的扫描电子显微镜(SEM)表征图；
[0038]图5为本专利技术实施例一制备得到的IGZO薄膜的XRD检测图；
[0039]图6(a)和图6(b)为本专利技术实施例一制备得到的IGZO薄膜的SEM表征图；
[0040]图7为本专利技术实施例二提供的光电器件的吸收光谱光谱检测结果。
[0041]其中，1—玻璃衬底，2
‑
钙钛矿MAPbI3薄膜，3
‑
金(Au)电极，4
‑
IGZO纳米晶薄膜层。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于IGZO/钙钛矿异质结的光电器件的制备方法，其特征在于：所述方法具体包括：S1:对玻璃衬底进行表面清洗；S2:对玻璃衬底进行紫外线处理；S3:采用溶液法在清洗处理好的玻璃衬底上生长钙钛矿MAPbI3薄膜；S4:磁控溅射金电极；S5:以制备好的钙钛矿器件为衬底,通过溶液法旋涂生长IGZO纳米晶薄膜层，由此得到所述基于IGZO/钙钛矿异质结的光电器件。2.根据权利要求1所述的光电器件的制备方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括：将所述玻璃衬底依次经过丙酮、乙醇、去离子水超声洗涤。3.根据权利要求1所述的光电器件的制备方法，其特征在于：所述步骤S3的生长温度为70℃
‑
104℃。4.根据权利要求1所述的光电器件的制备方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括：S31:称取一定量的碘化铅(PbI2)和甲基碘化胺(MAI)，混合于干净的玻璃瓶中，用移液枪吸取一定量的N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)溶液滴入所述玻璃瓶中，震荡混合均匀后用有机系滤头过滤到另一个干净的小瓶中，得到混合溶液待用；S32:称取一定量的MAI粉末，溶于异丙醇溶液中，震荡溶解后用有机系滤头过滤，得到MAI溶液待用；S33:设置匀胶机转速6000rpm，匀胶时间15s，使用移液枪吸取步骤S31得到的混合溶液均匀旋涂于基底上，待匀胶机旋转15s后，再设置匀胶机转速4000rpm，匀胶时间45s，吸取步骤S32得到的的MAI溶液动态滴注于基底上，随后在热台上进行预退火，退火温度为70℃，退火时间为20s，再在空气中进行退火，退火温度为104℃，退火时间为30min。5.根据权利要求1所述光电器件的制备方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡伟，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：