一种基于三维极性钙钛矿材料的自驱动型偏振敏感探测器及制备方法技术

技术编号：40747005 阅读：5 留言：0更新日期：2024-03-25 20:04

本发明专利技术公开了一种基于三维极性钙钛矿的偏振探测器活性层及其偏振探测器的制备方法，属于半导体偏振探测器制备技术领域。其步骤为：室温环境下，将三水合醋酸铅(Pb(CH<subgt;3</subgt;COOH)<subgt;2</subgt;·3H<subgt;2</subgt;O)溶解在氢溴酸(HBr)和次磷酸(H<subgt;3</subgt;PO<subgt;2</subgt;)的混合溶液中，随后向其中加入1,4‑丁二胺(BDA)，调节反应原料Pb(CH<subgt;3</subgt;COOH)<subgt;2</subgt;和BDA的摩尔比至16:1，通过缓慢降温法生长出三维丁二铵铅溴((BDA)Pb<subgt;2</subgt;Br<subgt;6</subgt;)钙钛矿单晶；在其极性晶轴方向沉积银电极，室温干燥后即得到钙钛矿偏振探测器。本发明专利技术通过调节反应原料的配比，无需借助复杂的制备工艺构建钙钛矿/无机半导体或铁电体异质结，实现了0V偏压下线偏振光的探测，偏振比达到4；该方法具有工序简易、成本低等特点，为低成本制备自驱动型钙钛矿偏振探测器提供了一种途径。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机-无机杂化钙钛矿偏振探测领域，尤其是一种可应用于自驱动型线性偏振光探测领域的三维(bda)pb2br6钙钛矿单晶及其制备方法。

技术介绍

1、偏振光电探测器是光通讯技术的核心部件之一，被广泛应用于近场成像、遥感和高分辨探测等领域。偏振光电探测器的制备对工作介质有很高的要求，除了优良的光吸收能力外，材料本身还需具有不对称的形态或晶体结构以获得各向异性的光导性能。迄今，高效偏振光电探测器主要是基于二维无机ges和graphene材料，其借助外加电场来分离光生载流子。作为替代的，基于肖特基势垒或p-n结的如black phosphorus/mos2和inse/graphene等传统不对称半导体器件可实现自供能的偏振探测，即在无外加偏压的情况下也可以持续独立的工作。然而，这类基于异质结结构的探测器对制备工艺及界面特性要求极高。

2、近年来，新兴的极性二维有机-无机杂化钙钛矿为高性能偏振光电探测器的制备提供了新介质。首先，其本征各向异性的晶体结构符合偏振光电探测器对于工作介质的需求；其次，其极性结构极易诱发自发极化效应，促进偶极的定向排列并触发显著的体相光伏效应，进而能实现光生载流子的自发分离。然而，受其电子能带结构的限制，实现基于二维有机-无机杂化钙钛矿介质的高偏振灵敏度仍然极具挑战。

技术实现思路

1、本专利技术针对现有偏振探测技术的问题，提供了一种基于三维bdapb2br6类钙钛矿的自驱动型偏振敏感探测器及其制备方法。此专利技术特点在于研发的三维bdapb

2、为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：

3、步骤1：bdapb2br6钙钛矿前驱体溶液的制备

4、将摩尔比为16:1的pb(ch3cooh)2.3h2o和bda溶于含有h3po2的hbr溶液中，在室温下搅拌至混合溶液变澄清，即得到钙钛矿前驱体溶液。

5、步骤2：bdapb2br6单晶的生长

6、将钙钛矿前驱体溶液置于油浴锅中高温溶解反应，将其快速降温至结晶温度附近后保温一段时间，随后缓慢降至室温即得到晶体产物；将上述所得粗晶体产物用有机溶剂进行洗涤，再经真空干燥后得到纯净的单晶。

7、步骤3：单晶极性晶轴方向上银电极的沉积

8、采用单晶衍射仪对晶体的晶轴进行标定、并确定出极性晶轴方向，将沟道宽度为0.25mm的掩模版放在晶体表面正中心的位置，沿晶体的极性晶轴方向对称的涂刷一对平行的银电极，再经室温放置过夜即构成了偏振探测器器件。

9、所述步骤1中的氢溴酸和次磷酸质量浓度分别为48％和50％；

10、所述步骤2中，高温反应的温度为90～110℃，保温时间为40～48h，冷却时间为5～6天。

11、所述步骤2中，采用母液和二氯甲烷对粗晶产物进行洗涤，随后在真空干燥箱里50℃干燥48h。

12、所述步骤3中，涂刷的银电极无需进行高温退火，在室温下干燥即可。

13、进一步地，本专利技术提供了一种基于三维极性钙钛矿的自驱动型偏振探测活性材料，其具有显著的开路电压和偏振比。该自驱动型偏振探测器在28.95mw/cm2、405nm激光辐照下能实现约为4自驱动偏振比。改善了二维有机-无机杂化钙钛矿由于电子能带结构的限制而导致偏振探测灵敏度低的问题。

14、与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：

15、1)本专利技术通过调节反应物pb(ch3cooh)2.3h2o和bda的比例，通过低温溶液法生长出了具有极性结构的三维钙钛矿单晶，还获得了高电子结构维度，有望实现光生载流子的有效分离和收集。

16、2)本专利技术在bdapb2br6单晶上沉积导电银浆后室温晾干即可获得偏振探测器件，实现了室温下制备偏振探测器的方法，显著降低了器件制备成本。

17、3)本专利技术制备的极性bdapb2br6单晶钙钛矿偏振探测器，在0v偏压下即可实现敏感的偏振探测。此自驱动型钙钛矿偏振探测器无需进行复杂的异质结结构设计制备，故相比传统的自驱动型偏振探测器更为简单、经济。

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【技术保护点】

1.一种基于三维极性钙钛矿材料的自驱动偏振探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的氢溴酸的质量浓度为48％，次磷酸的质量浓度为50％。

3.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，高温溶解的温度为90～110℃，保温的时间为48h，降温的温度低至室温，冷却的时间为5～6天。

4.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，洗涤晶体产物所用的有机试剂为二氯甲烷。干燥过程是在真空干燥箱里50℃干燥48h。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，电极涂刷后的银电极无需进行高温退火，在室温下晾干即可。

6.如权利要求1所述方法制备的基于三维钙钛矿单晶的自驱动型偏振探测器。

7.根据权利要求6所述的自驱动钙钛矿光电探测器，其特征在于，其结构由下至上依次为三维钙钛矿单晶、单晶顶端平行银电极。

【技术特征摘要】

1.一种基于三维极性钙钛矿材料的自驱动偏振探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的氢溴酸的质量浓度为48％，次磷酸的质量浓度为50％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊年，曾鹏，林涛峰，唐俊杰，何云斌，黎明锴，陈剑，匡宽，何碧淇，曹晟，余子娴，杨杰，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：

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