【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及薄膜和光电探测器制备，尤其涉及一种稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜及其光电探测器的制备方法。
技术介绍
1、对于有机-无机杂化钙钛矿，其分子式为abx3(a为甲基铵(ma)或甲脒(fa)；b为pb2+，mn2+，sn2+，cd2+，zn2+等离子，x为cl-，br-和i-等卤素离子)，因其具有禁带宽度可调和优异的发光性能而被广泛研究，将在发光二极管、激光器和光电探测器等方面具有广阔的应用前景。
2、但是，有机-无机杂化钙钛矿器件因为有机成分的加入，薄膜的成膜性和抵抗空气中水和氧气的能力降低，因此器件的稳定性和效率还有待提高。因此，现有技术还有待于进一步的改进和提升。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜及其制备方法、光电探测器，旨在通过掺杂稀土离子，可以改善钙钛矿薄膜的结晶性能，从而提高钙钛矿薄膜探测器的光电响应性能。
2、具体来说，本专利技术提供如下技术方案：
3、第一方面，一种稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜，其中，所述多晶钙钛矿薄膜含有铈离子；所述钙钛矿的薄膜材料为mapbbr3。
4、本专利技术中掺杂ce3+离子半径为114.3pm，而pb离子半径为119pm，两个离子的半径相差不大，因此，ce3+取代pb2+不会引起明显的晶格畸变。通过在钙钛矿多晶膜中掺杂铈离子，可以在很大程度上控制钙钛矿晶粒的成核与生长，钝化表面缺陷，从而提高薄膜的致密性和结晶性能。
5、
6、作为优选的技术方案，所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜，其中，所述稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜中铈的百分含量为5-13％。示例性地，铈离子的掺杂浓度可以是8％、9％、10％、11％、13％等等。随着掺杂铈离子浓度增加，钙钛矿多晶膜的致密性随之增加。
7、作为优选的技术方案，所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜，其中，所述稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的膜厚为95-110nm。
8、第二方面，一种第一方面所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其中，包括如下步骤：
9、提供衬底；所述衬底可以是ito玻璃；
10、将含有铈离子的钙钛矿前驱体溶液旋涂在所述衬底的表面，得到前驱膜；
11、对所述前驱膜进行退火处理，得到铈掺杂的多晶钙钛矿薄膜；
12、所述钙钛矿前驱体溶液中含有有机溶剂n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜。该制备方法操作简单，成本低廉，混合液的前驱体可以在溶液中就获得。
13、作为优选的技术方案，所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其中，所述将含有铈离子的钙钛矿前驱体溶液旋涂在所述衬底的表面，得到前驱膜，包括：
14、采用动态旋涂法，以2500-3300rpm的旋转速率，将所述含有铈离子的钙钛矿前驱体溶液旋涂在所述衬底表面，得到初始膜；旋转速率可以为2500rpm，2600rpm，2700rpm，2800rpm，2900rpm，3000rpm，3100rpm，3200rpm，3300rpm。
15、向所述初始膜表面滴加氯苯，以4000-6000rpm的旋转速率进行旋涂，得到所述前驱膜。旋转速率可以为4000rpm，4500rpm，5000rpm，5500rpm，6000rpm。通过将旋转速率控制在上述范围内，配合前驱溶液的溶剂，可以使所得到的多晶钙钛矿膜具有较高的质量。
16、作为优选的技术方案，所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其中，所述退火温度为85-110℃。示例性地，所述退火温度为85℃至90℃，90℃至95℃，95℃至100℃，100℃至105℃，105℃至110℃。控制退火温度在上述范围，可以提升多晶膜的均匀性。
17、作为优选的技术方案，所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其中，所述n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为8：2-5：5。其中，只用dmf溶剂的话，会形成溶解再结晶过程，小晶粒会被dmf分子溶解，形成粗糙的钙钛矿薄膜；加入dmso后，充当缓冲作用，形成一个pbbr2-dmso-mabr中间相，延缓pbbr2-dmso-mabr的快速相互作用，可以控制成核和晶体生长，形成均匀尺寸的高质量薄膜。
18、作为优选的技术方案，所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其中，所述衬底为透明导电材质衬底，在进行旋涂之前还包括，对所述衬底进行紫外线臭氧处理。衬底使用前用紫外线臭氧处理，其目的是为了提高衬底表面的浸润性，增加溶液与基底的附着力。
19、第三方面，一种光电探测器，其中，包括上述所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜。
20、作为优选的技术方案，所述的光电探测器，其中，还包括电极，所述电极为刻蚀的ito和al电极。
21、有益效果：与现有技术相比，本专利技术提供的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜，由于含有铈离子，可以在很大程度上控制钙钛矿晶粒的成核与生长，钝化表面缺陷，从而提高薄膜的致密性和结晶特性。所提供的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，具有制备方法简单、成本低廉。所提供的光电探测器，其响应电流约为12na，探测率可以达到2.1×1011jones。
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1.一种稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜，其特征在于，所述多晶钙钛矿薄膜含有铈离子；所述多晶钙钛矿薄膜材料为MAPbBr3。
2.根据权利要求1所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜，其特征在于，所述稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜中铈的百分含量为5-13％。
3.根据权利要求1所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜，其特征在于，所述稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的膜厚为95-110nm。
4.一种权利要求1所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述将含有铈离子的钙钛矿前驱体溶液旋涂在所述衬底的表面，得到前驱膜，包括：
6.根据权利要求4所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述退火温度为85-110℃。
7.根据权利要求4所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为8:2-5:5。
8.根据权利要求4所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述衬
9.一种光电探测器，其特征在于，包括权利要求1-3任一所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜。
10.根据权利要求9所述的光电探测器，其特征在于，还包括电极，所述电极为刻蚀的ITO电极和铝电极。
...【技术特征摘要】
1.一种稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜，其特征在于，所述多晶钙钛矿薄膜含有铈离子；所述多晶钙钛矿薄膜材料为mapbbr3。
2.根据权利要求1所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜，其特征在于，所述稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜中铈的百分含量为5-13％。
3.根据权利要求1所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜，其特征在于，所述稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的膜厚为95-110nm。
4.一种权利要求1所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的稀土掺杂的多晶钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述将含有铈离子的钙钛矿前驱体溶液旋涂在所述衬底的表面，得到前驱膜，包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：仇明侠，刘旭阳，李波波，韩培刚，王宁，吴丹，刘晨润，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：
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