厘米级增强型钙钛矿微米线基柔性光电探测器的制备方法

摘要

本发明公开了一种Ag准粒子薄膜增强的单根厘米级钙钛矿CsPbBr

说明书

技术领域

本发明涉及半导体微纳结构的制备和半导体光电器件技术领域，尤其涉及一种高品质Ag@CsPbBr

背景技术

近十余年来，全无机钙钛矿光电探测器在火焰监测、环境监测、导弹探测、通信和成像等领域得到了广泛的应用。有机-无机杂化钙钛矿因其较大的光吸收系数、优越的载流子传输性能和长的载流子扩散浓度而被认为是下一代光电器件理想候选材料。然而杂化材料在潮湿环境中的不稳定性阻碍了它们进一步的应用。对比有机-无机杂化钙钛矿，全无机钙钛矿材料不仅具有较大的光吸收系数、更高的载流子迁移率，而且在潮湿环境中具有出色的稳定性。此外，无机钙钛矿还具有合成方法简单，工艺成本低的特点，有望取代有机-无机杂化钙钛矿材料，并拓展应用范围。在高性能光电探测器件构筑上，尽管异质结基光电探测器件的光信号响应速度快，但器件结构复杂，成本高。

相比异质结结构，金属-半导体-金属(MSM)结构的光导型光电探测器制备不仅低成本、方法简单，而且避免了介面缺陷态的引入，还降低了光生载流子的复合。但是目前报道的光电探测器暗电流大，探测器灵敏极限不足，响应度低，这些问题也严重地制约了钙钛矿微米线光电探测器的研制和应用。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种高品质Ag@CsPbBr

技术方案：本发明的厘米级增强型钙钛矿微米线基柔性光电探测器的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、向二甲基亚砜DMSO溶液中加入CsBr粉末和PbBr

步骤2、向步骤1的溶液中加入IPA溶液，搅拌后过滤、静置；

步骤3、用胶头滴管将步骤2所得的悬浮液滴在玻璃衬底上，然后盖上相同大小的玻璃片，封闭放在室温环境中，生长数小时后，观察微米线的生长，打开盖在上面的玻璃片，即可在玻璃衬底上获得高品质的CsPbBr

步骤4、清洗衬底与石英片，保证其干净和平整；

步骤5、在步骤4所得的衬底上生长出全无机钙钛矿CsPbBr

步骤6、在所得器件结构的基础上，进行磁控溅射Ag准粒子薄膜即完成全无机CsPbBr

本发明首先采用DMSO作为溶剂配置CsBr/PbBr

进一步地，步骤1中，加入1mol CsBr和1mol PbBr

进一步地，步骤1中，所述升温搅拌为在60～70℃下搅拌溶解1～2h。

进一步地，步骤2中，所述IPA溶液与DMSO溶液的体积比为1：3～1：5。

进一步地，步骤2中，所述搅拌的时间为3.5～4h，后用0.22μm的纤维素滤膜过滤。

进一步地，步骤4具体为：将玻璃衬底置入三氯乙烯溶液中，使用超声清洗仪器清洗15～20min，然后使用同样方式依次使用丙酮、乙醇、去离子水对玻璃衬底超声清洗15～20min，最后使用氮气枪吹去玻璃衬底表面水分。

进一步地，步骤6具体为：将CsPbBr

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

(1)本发明采用一步化学溶液法，无需惰性气体保护，且反应过程在室温下即可进行，操作工艺简单，成本低，质量高，生长条件可调范围大，可以作为构筑低维高效光电器件的理想材料。

(2)本发明的全无机钙钛矿微米线光电探测器，器件响应度、探测率高。成功构筑了MSM结钙钛矿微米线光电探测器，高质量的钙钛矿微米线的合成提高了光入射率，所得的器件响应度探测率在3V的正向偏压下可达到18.96A/W，探测率可高达1.67×10

(3)由于采用室温溶液法制备，使得该CsPbBr

附图说明

图1为本发明利用液相化学的一步法制备的CsPbBr

图2为本发明所制备的CsPbBr

图3为本发明全无机Ag@CsPbBr

图4为本发明全无机Ag@CsPbBr

图5为本发明全无机Ag@CsPbBr

图6为本发明全无机Ag@CsPbBr

图7为本发明全无机Ag@CsPbBr

图8为实施例2光电探测器的光谱响应曲线；

图9为实施例3光电探测器的光谱响应曲线；

图10为本发明厘米级增强型钙钛矿微米线基柔性光电探测器的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明提供了一种全无机钙钛矿微米线光电探测器的制备方法，利用该方法制备得到的光电探测器结构简单，具有高的响应度和探测率，相比较于同类型的钙钛矿光电探测器有更优异的性能。

实施例1

以下为器件具体的制备方法：

第一步：生长全无机(CsPbBr

1)将高纯度(99.9％)的CsBr粉末、PbBr

2)反应2h后，CsBr粉末、PbBr

3)再次反应4h后，得到橙色的溶液，用0.22μm的水系纤维素过滤器过滤得到澄清的前驱盐溶液并静置；

4)将得到的前驱盐溶液用胶头滴管滴玻璃衬底上，用另一个玻璃片盖上，隔绝水和氧对微米线结晶质量的影响。数小时后，反应结束，打开上置的玻璃衬底，得到CsPbBr

本步骤所制备CsPbBr

第二步：在CsPbBr

1)将玻璃衬底置入三氯乙烯溶液中，使用超声清洗仪器清洗20分钟，然后使用相同的方式依次使用丙酮、乙醇、去离子水对玻璃衬底超声清洗20分钟，最后使用氮气枪吹去玻璃衬底表面水分；

2)将第一步中制备好的前驱盐溶液滴在清洗好的玻璃衬底上，在CsPbBr

第三步：使用磁控溅射仪在全无机钙钛矿CsPbBr

1)使用掩模版遮挡住Ag电极和3/5长度的微米线；

2)使用磁控溅射仪在CsPbBr

第四步：对所得到的光电器件进行检测、分析、表征

1)用Keysight B1500A半导体特征分析仪对Ag@CsPbBr

计算光电探测器相应性能参数，如探测率D*、响应度R等。(相关参数的测量结果和计算如图4，5，6，7所示)

实施例2

以下为器件具体的制备方法：

第一步：生长全无机(CsPbBr

1)将高纯度(99.9％)的CsBr粉末、PbBr

2)反应1h后，CsBr粉末、PbBr

3)再次反应3.5h后，得到橙色的溶液，用0.22μm的水系纤维素过滤器过滤得到澄清的前驱盐溶液并静置；

4)将得到的前驱盐溶液用胶头滴管滴玻璃衬底上，用另一个玻璃片盖上，隔绝水和氧对微米线结晶质量的影响。数小时后，反应结束，打开上置的玻璃衬底，得到CsPbBr

第二步：在CsPbBr

1)将玻璃衬底置入三氯乙烯溶液中，使用超声清洗仪器清洗15分钟，然后使用相同的方式依次使用丙酮、乙醇、去离子水对玻璃衬底超声清洗20分钟，最后使用氮气枪吹去玻璃衬底表面水分；

2)将第一步中制备好的前驱盐溶液滴在清洗好的玻璃衬底上，在CsPbBr

第三步：使用磁控溅射仪在全无机钙钛矿CsPbBr

第四步：对所得到的光电器件进行检测、分析、表征：同实施例1

如图8所示得到该器件的光谱响应曲线。在3V偏压下，最大响应度为7.61A/W。

实施例3

以下为器件具体的制备方法：

第一步：生长全无机(CsPbBr

1)将高纯度(99.9％)的CsBr粉末、PbBr

2)反应1.5h后，CsBr粉末、PbBr

3)再次反应3h后，得到橙色的溶液，用0.22μm的水系纤维素过滤器过滤得到澄清的前驱盐溶液并静置；

4)将得到的前驱盐溶液用胶头滴管滴玻璃衬底上，用另一个玻璃片盖上，隔绝水和氧对微米线结晶质量的影响。数小时后，反应结束，打开上置的玻璃衬底，得到CsPbBr

第二步：在CsPbBr

1)将玻璃衬底置入三氯乙烯溶液中，使用超声清洗仪器清洗20分钟，然后使用相同的方式依次使用丙酮、乙醇、去离子水对玻璃衬底超声清洗15分钟，最后使用氮气枪吹去玻璃衬底表面水分；

2)将第一步中制备好的前驱盐溶液滴在清洗好的玻璃衬底上，在CsPbBr

第三步：使用磁控溅射仪在全无机钙钛矿CsPbBr

第四步：对所得到的光电器件进行检测、分析、表征：同实施例1

如图9所示得到该器件的光谱响应曲线。在3V偏压下，最大响应度为2.80A/W。

上述步骤得到的数据说明采用化学合成法合成的CsPbBr