一种可见光光电探测器的制备方法与流程

本发明属于器件制备领域，具体涉及一种可见光光电探测器的制备方法。

背景技术：

钙钛矿铯铅碘(cspbi3)是窄禁带半导体材料，具有光电转换效率高的特点，适合制备可见光光电探测器。但是，钙钛矿铯铅碘空气中不稳定以及较低的载流子迁移率限制了它在光电探测器中的实际应用。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出了一种可见光光电探测器的制备方法。

一种可见光光电探测器的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1).通过热蒸发法在表面有氧化层的硅基底表面沉积碘化铅层。

步骤(2).将表面生长有碘化铅的硅基底，利用旋涂法在其表面依次旋涂二硫化钨单分子层溶液和碘化铯溶液，构成二硫化钨与碘化铯复合薄膜层。其中二硫化钨单分子层溶液为二硫化钨单分子层分散于水中；二硫化钨单分子层溶液浓度0.5mg/ml,碘化铯水溶液浓度50mg/ml，二硫化钨分子层与碘化铯构成的复合薄膜层厚度为5-30nm。

步骤(3).将上述步骤(2)产物，放入惰性气体氩气保护的退火炉中退火。退火温度150～400℃，退火时间1～20小时.退火过程中碘化铅、碘化铯通过热扩散生长，获得钙钛矿型晶体结构的铯铅碘和二硫化钨单分子层薄膜构成的复合材料。该复合材料用作光电探测器的光敏层。形成si/sio2/光敏层结构。

步骤(4).将上述步骤(3)产物，在复合材料表面通过旋涂法涂覆一层[6,6]－苯基－c71－丁酸异甲酯，形成si/sio2/光敏层/pcbm叠层结构；[6,6]－苯基－c71－丁酸异甲酯即为[70]pcbm。[70]pcbm氯苯溶液采用市售产品。所述[70]pcbm薄膜厚度为20纳米；

步骤(5).si/sio2/光敏层/pcbm叠层结构的表面通过热蒸发法沉积金属金电极，形成si/sio2/光敏层/pcbm/电极叠层结构，完成器件的制备。

作为优选，步骤(1)中碘化铅层厚度为10-40纳米。

作为优选，步骤(2)中的旋涂转速为1500-2500转/分钟。

作为优选，步骤(3)中的旋涂转速为2500-3500转/分钟。

本发明在绝缘基底上沉积由钙钛矿型晶体结构的铯铅碘和二硫化钨单分子层薄膜构成的复合材料。二硫化钨单分子层薄膜是直接带隙半导体材料，是较好的光电导材料，室温稳定性好，载流子迁移率高。二硫化钨单分子层薄膜能够提供电子传输的额外通道，提高铯铅碘的电学性能。同时二硫化钨阻隔氧气和水汽向复合材料内部扩散，降低空气和水对铯铅碘的分解，提高铯铅碘的稳定性。

本发明制备的光探测器，具有性能稳定、光电响应速度快，光响应度好，光探测范围宽的优点。

附图说明

图1为本发明得到的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种光探测器原型器件的制备方法的具体步骤是：

实施例一：一种可见光光电探测器的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1).通过热蒸发法在表面有氧化层的硅基底表面沉积碘化铅层；其中碘化铅层厚度为10纳米。

步骤(2).将表面生长有碘化铅的硅基底，利用旋涂法在其表面依次旋涂二硫化钨单分子层溶液和碘化铯溶液，构成二硫化钨与碘化铯复合薄膜层。其中二硫化钨单分子层溶液为二硫化钨单分子层分散于水中；二硫化钨单分子层溶液浓度0.5mg/ml,碘化铯水溶液浓度50mg/ml，二硫化钨分子层与碘化铯构成的复合薄膜层厚度为5nm；旋涂转速为1500转/分钟。

步骤(3).将上述步骤(2)产物，放入惰性气体氩气保护的退火炉中退火。退火温度150℃，退火时间1小时.退火过程中碘化铅、碘化铯通过热扩散生长，获得钙钛矿型晶体结构的铯铅碘和二硫化钨单分子层薄膜构成的复合材料。该复合材料用作光电探测器的光敏层。形成si/sio2/光敏层结构。旋涂转速为2500转/分钟。

步骤(4).将上述步骤(3)产物，在复合材料表面通过旋涂法涂覆一层[6,6]－苯基－c71－丁酸异甲酯，形成si/sio2/光敏层/pcbm叠层结构；[6,6]－苯基－c71－丁酸异甲酯即为[70]pcbm。[70]pcbm氯苯溶液采用市售产品。所述[70]pcbm薄膜厚度为20纳米；

步骤(5).si/sio2/光敏层/pcbm叠层结构的表面通过热蒸发法沉积金属金电极，形成si/sio2/光敏层/pcbm/电极叠层结构，完成器件的制备。

实施例二：一种可见光光电探测器的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1).通过热蒸发法在表面有氧化层的硅基底表面沉积碘化铅层；其中碘化铅层厚度为30纳米。

步骤(2).将表面生长有碘化铅的硅基底，利用旋涂法在其表面依次旋涂二硫化钨单分子层溶液和碘化铯溶液，构成二硫化钨与碘化铯复合薄膜层。其中二硫化钨单分子层溶液为二硫化钨单分子层分散于水中；二硫化钨单分子层溶液浓度0.5mg/ml,碘化铯水溶液浓度50mg/ml，二硫化钨分子层与碘化铯构成的复合薄膜层厚度为20nm；旋涂转速为2000转/分钟。

步骤(3).将上述步骤(2)产物，放入惰性气体氩气保护的退火炉中退火。退火温度200℃，退火时间8小时.退火过程中碘化铅、碘化铯通过热扩散生长，获得钙钛矿型晶体结构的铯铅碘和二硫化钨单分子层薄膜构成的复合材料。该复合材料用作光电探测器的光敏层。形成si/sio2/光敏层结构。旋涂转速为2800转/分钟。

步骤(4).将上述步骤(3)产物，在复合材料表面通过旋涂法涂覆一层[6,6]－苯基－c71－丁酸异甲酯，形成si/sio2/光敏层/pcbm叠层结构；[6,6]－苯基－c71－丁酸异甲酯即为[70]pcbm。[70]pcbm氯苯溶液采用市售产品。所述[70]pcbm薄膜厚度为20纳米；

步骤(5).si/sio2/光敏层/pcbm叠层结构的表面通过热蒸发法沉积金属金电极，形成si/sio2/光敏层/pcbm/电极叠层结构，完成器件的制备。

实施例三：一种可见光光电探测器的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1).通过热蒸发法在表面有氧化层的硅基底表面沉积碘化铅层；其中碘化铅层厚度为40纳米。

步骤(2).将表面生长有碘化铅的硅基底，利用旋涂法在其表面依次旋涂二硫化钨单分子层溶液和碘化铯溶液，构成二硫化钨与碘化铯复合薄膜层。其中二硫化钨单分子层溶液为二硫化钨单分子层分散于水中；二硫化钨单分子层溶液浓度0.5mg/ml,碘化铯水溶液浓度50mg/ml，二硫化钨分子层与碘化铯构成的复合薄膜层厚度为30nm；旋涂转速为1500-2500转/分钟。

步骤(3).将上述步骤(2)产物，放入惰性气体氩气保护的退火炉中退火。退火温度400℃，退火时间1～20小时.退火过程中碘化铅、碘化铯通过热扩散生长，获得钙钛矿型晶体结构的铯铅碘和二硫化钨单分子层薄膜构成的复合材料。该复合材料用作光电探测器的光敏层。形成si/sio2/光敏层结构。旋涂转速为3500转/分钟。

步骤(4).将上述步骤(3)产物，在复合材料表面通过旋涂法涂覆一层[6,6]－苯基－c71－丁酸异甲酯，形成si/sio2/光敏层/pcbm叠层结构；[6,6]－苯基－c71－丁酸异甲酯即为[70]pcbm。[70]pcbm氯苯溶液采用市售产品。所述[70]pcbm薄膜厚度为20纳米；

步骤(5).si/sio2/光敏层/pcbm叠层结构的表面通过热蒸发法沉积金属金电极，形成si/sio2/光敏层/pcbm/电极叠层结构，完成器件的制备。