一种高效钙钛矿单晶光探测器及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种高效钙钛矿单晶光探测器及其制备方法，高效钙钛矿单晶光探测器包括钙钛矿单晶及在钙钛矿单晶上设有的叉指电极，所制备的单晶钙钛矿光探测器结构简单、效率高、响应快、工作稳定、使用寿命长；光探测器的制备工艺简单，生产成本低，无需昂贵的仪器设备等优点。从而促进对钙钛矿单晶材料的有效利用，同时可实现对现有的多晶钙钛矿薄膜光探测器的替代，并将产生光探测器应用的新技术革新。
【专利说明】
一种高效钙钛矿单晶光探测器及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于光电探测器技术领域，涉及一种高效钙钛矿单晶光探测器及其制备方法。
【背景技术】
[0002]光探测器是一种新型的探测技术，广泛应用于环境监测、天文学、国防军事和天际通信等领域。目前使用的光探测器主要以光电二极管为主，其体积较大，工作电压高，设备曰虫印贝ο
[0003]近年来一种基于钙钛矿结构的ABX3(X代表卤族元素)材料在最近几年引起了光伏研究领域的极大关注，并且广泛应用于高效太阳电池的技术研究。经过短短6年的发展，到目前为止，钙钛矿太阳电池的最高认证效率已达到了 21%。因其突飞猛进的光电转换效率和极为丰富的材料来源，被《Science》评选为2013年十大科学突破之一。同时，该材料也已经用于光探测器的应用研究。然而，这些光探测器都是基于钙钛矿多晶薄膜。众所周知，钙钛矿单晶薄膜对水蒸气、大气、紫外光、温度等机器不稳定，基于此的钙钛矿光探测器寿命极短。同时，基于钙钛矿多晶薄膜的光探测器性能也非常低，灵敏度较差。而单晶材料消除了微晶材料特有的晶隙、晶界等反应界面，是最稳定的钙钛矿材料。因此，基于单晶钙钛矿材料的光探测器将会带来新的技术革新。
[0004]单晶钙钛矿光探测器对于目前研究的较多的多晶薄膜光探测器来讲，具有明显的优势。单晶钙钛矿光探测器制备简单，无需复杂的器件结构，减少了大量的工艺过程;单晶材料在热稳定性、湿度稳定性、机械稳定性、光稳定性等方面远远优于多晶钙钛矿薄膜，因此单晶光探测器使用寿命将更长，工作状态更稳定;单晶钙钛矿具有极低的缺陷态密度，非常高的载流子迀移率，覆盖全部可见光的光谱吸收，甚至在近红外也有较大的响应，这是多晶钙钛矿薄膜光探测器所不具备的。因此具有非常高的工作效率。因此，单晶钙钛矿光探测器在光探测领域具有广阔的应用前景。
【发明内容】
[0005]针对现有多晶钙钛矿薄膜光探测器性能低、工作状态不稳定、寿命短等不足，本发明的目的在于提供一种具有响应度高、工作稳定，寿命长等优点的高效单晶钙钛矿光探测器及其制备方法。
[0006]为达到上述目的本发明采用如下方案:
[0007]—种高效钙钛矿单晶光探测器，包括钙钛矿单晶及在钙钛矿单晶上设有的叉指电极。
[0008]进一步，所述的钙钛矿单晶为具有ABX3钙钛矿结构的单晶体，其中A为CH3NH3+、H2N-CH=NH2"、(CH3)4N+、C7Hy+、Cs.或C3H11SN32+ ； B为Pb、Ge或Sn ； X为Cl、Br或 I。
[0009]进一步，所述的叉指电极的厚度为Inm?I cm，指宽为I Onm?I cm，间距为I Onm?I cm，指长为I Onm?10cm，光敏面积为200nm2?400cm2。
[0010]进一步，所述的叉指电极是金属或含金属合金电极，如银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)、纳(Na)、钼(Mo)、钨(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、钛(Ti)、铁(Fe)、铂(Pt)、锡(Sn)、铅(Pb)、镓(Ga)、不锈钢、铝钛合金、铝硅合金等;叉指电极是导电非金属如石墨等;叉指电极是导电非金属化合物电极，包括卤素族化合物、氧族化合物、氮族化合物等;叉指电极是导电化合物电极，包括氧族化和物如氧化物、硫化物、砸化物等;叉指电极是导电化合物电极，包括卤素组化合物如氯化物、溴化物、碘化物、氟化物等;叉指电极是透明或半透明导电化合物，如透明导电氧化物等。
[0011]—种高效钙钛矿单晶光探测器的制备方法，包括以下步骤:
[0012]I)将培养好的钙钛矿单晶用有机溶剂浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0013]2)将表面经过清洗的钙钛矿单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0014]3)随后，将钙钛矿单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0015]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在钙钛矿单晶一面上；
[0016]5)在固定了掩膜板的钙钛矿单晶一面上沉积得到叉指电极，即得到单晶光探测器；
[0017]进一步，步骤I)中所用机溶剂为无水乙醚，氯苯，环己烷，异丙醇，二氯甲烷，乙酸乙酯或石油醚。
[0018]进一步，步骤2)中将抛光后的单晶采用气体吹洗或有机溶剂中超声清洗清除单晶表面的粉末等细小颗粒。
[0019]进一步，步骤3)中钙钛矿单晶在真空干燥箱中的干燥温度为10C-200 0C。
[0020]进一步，步骤5)中通过热蒸发，光刻胶技术，磁控溅射，喷涂，印刷或脉冲沉积在钙钛矿单晶上沉积得到叉指电极。
[0021]本发明具有以下优点:
[0022]本发明的高效钙钛矿单晶光探测器，直接在钙钛矿单晶上设有叉指电极，单晶材料具有优异的热稳定性、湿度稳定性、机械稳定性、光稳定性，因此单晶光探测器使用寿命将更长，工作状态更稳定;单晶钙钛矿具有极低的缺陷态密度，非常高的载流子迀移率，该单晶钙钛矿光探测器灵敏度高、响应快、工作效率高;单晶钙钛矿材料覆盖全部可见光的光谱吸收，使得光探测器可以在全可见光下工作。
[0023]现有的钙钛矿多晶薄膜结晶性差，缺陷多，载流子迀移率低，载流子扩散长度短，电阻大，吸光范围窄，不稳定等因素的制约，使得基于钙钛矿多晶薄膜的光探测器需要多层结构，如电子传输层，空穴传输层，界面修饰层等，同时还需要特殊的衬底材料，使得基于钙钛矿多晶薄膜的光探测器结构复杂，制备工艺繁琐。相比而言，钙钛矿单晶具有极高的结晶性，极低的缺陷态密度，较高的载流子迀移率，较低的电阻，以及超长的载流子扩散长度，可以直接在钙钛矿单晶表面沉积电极，使得单晶钙钛矿光探测器制备工艺及其简单、无需复杂的器件结构就可以使光探测器高效工作。
[0024]由于基于钙钛矿多晶薄膜的光探测器结构复杂，制备工艺繁琐苛刻，使得其生产成本极高。而基于钙钛矿单晶的光探测器为直接在单晶表面沉积金属电极形成的简单结构，制备工艺也相当简单，无需高昂的仪器设备及苛刻的制备条件，可以大大降低生产成本。最重要的是，经过复杂的制备工艺，花费高昂的生产成本制备的钙钛矿多晶薄膜光探测器的工作性能远远低于器件结构简单，工艺流程短，生产成本极低的钙钛矿单晶光探测器的工作性能。同时，单晶钙钛矿光探测器在不同的工作电压下都具有较高和较宽光响应;单晶钙钛矿光探测器易于做成集成，携带使用方便。单晶钙钛矿光探测器在光探测领域具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0025]图1是单晶钙钛矿光探测器结构及工作原理示意图。
[0026]图2是单晶钙钛矿光探测器与多晶钙钛矿薄膜光探测器在不同工作电压下的光响应对比图。
[0027]图3是单晶钙钛矿光探测器与多晶钙钛矿薄膜光探测器在900nm光下工作效果对比图。
【具体实施方式】
[0028]下面通过实施例，对本发明作进一步的说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0029]本发明提供一种高效钙钛矿单晶光探测器，同时还涉及该种探测器的制备方法，具体制备方法包含以下步骤:
[0030]—种尚效|丐钦矿单晶光探测器，包括|丐钦矿单晶及在|丐钦矿单晶上设有的叉指电极。钙钛矿单晶为具有ABX3钙钛矿结构的单晶体，其中A为CH3NH3+、H2N-CH = NH2+ ,(CH3) 4N+、C7Ht+、Cs+或 C3HiiSN32+ ； B 为 Pb、Ge 或 Sn ； X 为 Cl、Br 或 I。
[0031 ] 所述的叉指电极的厚度为Inm?lcm，指宽为1nm?lcm，间距为1nm?lcm，指长为1nm?10cm，光敏面积为200nm2?400cm2;所述的叉指电极是金属或含金属合金电极，如银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)、纳(Na)、钼(Mo)、钨(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、钛(Ti)、铁(Fe)、铂(Pt)、锡(Sn)、铅(Pb)、镓(Ga)、不锈钢、铝钛合金、铝硅合金等;叉指电极是导电非金属如石墨等;叉指电极是导电非金属化合物电极，包括卤素族化合物、氧族化合物、氮族化合物等；叉指电极是导电化合物电极，包括氧族化和物如氧化物、硫化物、砸化物等;叉指电极是导电化合物电极，包括卤素组化合物如氯化物、溴化物、碘化物、氟化物等;叉指电极是透明或半透明导电化合物，如透明导电氧化物等。高效钙钛矿单晶光探测器的制备方法，包括以下步骤:
[0032]I)将培养好的钙钛矿单晶用特殊的有机溶剂浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0033]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0034]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0035]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0036]5)在固定了掩膜板的单晶一面上沉积得到叉指电极，即得到如图1的高效钙钛矿单晶光探测器。
[0037]基于钙钛矿单晶的光探测器为直接在单晶表面沉积金属电极形成的简单结构，实现了光生载流子直接快速导出，最大化了光子利用。使得单晶钙钛矿光探测器在不同的工作电压下都具有较高的光响应。同时，由于结构简单，钙钛矿单晶相对于多晶有更高的结晶性，更宽的光谱吸收，极低的缺陷态密度，较大的载流子迀移率以及较低的电阻，使得基于钙钛矿单晶的光探测器在不同电压下都比基于钙钛矿多晶薄膜的光探测器具有更高的光照响应，如图2所示。由于钙钛矿单晶相较于多晶薄膜有更宽的吸光范围，使得基于单晶的光探测器在900纳米的光照下都有较强的响应，而基于钙钛矿多晶薄膜的光探测器几乎没有响应，如图3所示。因外，钙钛矿单晶光探测器的制备工艺也相当简单，无需高昂的仪器设备及苛刻的制备条件，可以大大降低生产成本。此外，单晶钙钛矿光探测器易于做成集成器件，携带使用方便。
[0038]实施例1
[0039]I)将培养好的钙钛矿单晶用无水乙醚浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0040]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后采用气体吹洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0041 ] 3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0042]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0043]5)将固定了掩膜的单晶一面热蒸发沉积厚度为lnm，指宽为10nm，间距为10nm，指长为1nm的叉指金电极；
[0044]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0045]实施例2
[0046]I)将培养好的钙钛矿单晶用环己烷浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0047]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后采用无水乙醚超声清洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0048]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0049]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；[°05°] 5)将固定了掩膜的单晶片一面磁控派射厚度为50nm，指宽为50nm，间距为50nm，指长为50nm的叉指银电极；
[0051]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0052]实施例3
[0053]I)将培养好的钙钛矿单晶用乙酸乙酯浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0054]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再采用氯苯超声清洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0055]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0056]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0057]5)将固定了掩膜的单晶一面喷涂厚度为lOOnm，指宽为lOOnm，间距为lOOnm，指长为10nm的叉指不锈钢电极；
[0058]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0059]实施例4
[0060]I)将培养好的钙钛矿单晶用氯苯浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0061]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再采用异丙醇超声清洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0062]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0063]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0064]5)将固定了掩膜的单晶片一面印刷厚度为10um，指宽为10um，间距为10um，指长为1um的叉指招电极；
[0065]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0066]实施例5
[0067]I)将培养好的钙钛矿单晶用二氯甲烷浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；;
[0068]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再采用石油醚超声清洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0069]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0070]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0071]5)将固定了掩膜的单晶一面脉冲沉积厚度为500um，指宽为500um，间距为500um，指长为500um的叉指石墨电极；
[0072]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0073]实施例6
[0074]I)将培养好的钙钛矿单晶用异丙醇浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0075]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再采用乙酸乙酯超声清洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0076]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0077]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0078]5)将固定了掩膜的单晶片一面热蒸发沉积厚度为lcm，指宽为lcm，间距为lcm，指长为Icm的叉指镓电极；
[0079]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0080]实施例7
[0081]I)将培养好的钙钛矿单晶用氯苯浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0082]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再采用二氯甲烷超声清洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0083]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0084]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0085]5)将固定了掩膜的单晶一面采用光刻胶技术沉积厚度为lnm，指宽为50nm，间距为I OOnm，指长为I Oum的叉指氧化钛电极；
[0086]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0087]实施例8
[0088]I)将培养好的钙钛矿单晶用石油醚浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0089]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再采用环己烷超声清洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0090]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0091]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0092]5)将固定了掩膜的单晶片一面喷涂沉积厚度为50nm，指宽为100醒，间距为10um，指长为500um的叉指镍电极；
[0093]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0094]实施例9
[0095]I)将培养好的钙钛矿单晶用乙酸乙酯浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0096]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0097]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0098]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；[00"] 5)将固定了掩膜的单晶片一面印刷厚度为lOOnm，指宽为10um，间距为500um，指长为Icm的叉指金电极；
[0100]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0101]实施例10
[0102]I)将培养好的钙钛矿单晶用二氯甲烷浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0103]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0104]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0105]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；[Ο?Ο?] 5)将固定了掩膜的单晶片一面脉冲沉积厚度为100nm，指宽为10um，间距为500um，指长为Icm的叉指锡银电极；
[0107]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0108]实施例11
[0109]I)将培养好的钙钛矿单晶用环己烷浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0110]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0111]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0112]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0113]5)将固定了掩膜的单晶片一面脉冲沉积厚度为1um，指宽为500um，间距为lcm，指长为Icm的叉指铝硅合金电极；
[0114]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0115]实施例12
[0116]I)将培养好的钙钛矿单晶用异丙醇浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0117]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0118]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0119]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0120]5)将固定了掩膜的单晶一面热蒸发沉积厚度为lnm，指宽为50nm，间距为50nm，指长为50nm的叉指铝电极；
[0121]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0122]实施例13
[0123]I)将培养好的钙钛矿单晶用无水乙醚浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0124]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0125]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0126]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0127]5)将固定了掩膜的单晶一面热蒸发沉积厚度为lnm，指宽为50nm，间距为50nm，指长为50nm的叉指锡铜电极；
[0128]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0129]实施例14
[0130]I)将培养好的钙钛矿单晶用环己烷浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0131]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0132]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0133]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0134]5)将固定了掩膜的单晶片一面磁控溅射沉积厚度为lnm，指宽为10um，间距为I Oum，指长为I Oum的叉指镓电极；
[0135]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0136]实施例15
[0137]I)将培养好的钙钛矿单晶用乙酸乙酯浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0138]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0139]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0140]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0141]5)将固定了掩膜的单晶一面喷涂沉积厚度为lnm，指宽为500um，间距为500um，指长为500um的叉指锡电极；
[0142]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0143]实施例16
[0144]I)将培养好的钙钛矿单晶用异丙醇浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0145]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0146]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0147]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；[OH8] 5)将固定了掩膜的单晶片一面印刷厚度为lnm，指宽为lcm，间距为lcm，指长为Icm的叉指金电极；
[0149]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0150]实施例17
[0151]I)将培养好的钙钛矿单晶用二氯甲烷浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0152]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0153]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0154]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；[0?55] 5)将固定了掩膜的单晶一面脉冲沉积厚度为50nm，指宽为lcm，间距为lcm，指长为Icm的叉指银电极；
[0156]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0157]实施例18
[0158]I)将培养好的钙钛矿单晶用石油醚浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0159]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0160]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0161]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0162]5)将固定了掩膜的单晶片一面热蒸发沉积厚度为50nm，指宽为10um，间距为10um，指长为1um的叉指氮化娃电极；
[0163]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0164]实施例19
[0165]I)将培养好的钙钛矿单晶用环己烷浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0166]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0167]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0168]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0169]5)将固定了掩膜的单晶一面磁控溅射沉积厚度为50nm，指宽为500um，间距为500um，指长为500um的叉指招电极；
[0170]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0171]实施例20
[0172]I)将培养好的钙钛矿单晶用异丙醇浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0173]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0174]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0175]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0176]5)将固定了掩膜的单晶片一面喷涂厚度为50nm，指宽为lcm，间距为lcm，指长为I cm的叉指铜电极；
[0177]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0178]实施例21
[0179]I)将培养好的钙钛矿单晶用乙酸乙酯浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0180]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0181]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0182]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0183]5)将固定了掩膜的单晶一面印刷厚度为lOOnm，指宽为10um，间距为10um，指长为1um的叉指镓电极；
[0184]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0185]实施例22
[0186]I)将培养好的钙钛矿单晶用二氯甲烷浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0187]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0188]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0189]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0190]5)将固定了掩膜的单晶片一面脉冲沉积厚度为lOOnm，指宽为50um，间距为50um，指长为50um的叉指硫化钼电极；
[0191]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0192]实施例23
[0193]I)将培养好的钙钛矿单晶用乙酸乙酯浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0194]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0195]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0196]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0197]5)将固定了掩膜的单晶一面热蒸发沉积厚度为lOOnm，指宽为lcm，间距为lcm，指长为Icm的叉指镍电极；
[0198]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0199]实施例24
[0200]I)将培养好的钙钛矿单晶用异丙醇浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0201]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0202]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0203]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0204]5)将固定了掩膜的单晶片一面磁控溅射沉积厚度为10um，指宽为500um，间距为500um，指长为500um的叉指金电极；
[0205]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0206]实施例25
[0207]I)将培养好的钙钛矿单晶用石油醚浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0208]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0209]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0210]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；[0211 ] 5)将固定了掩膜的单晶一面喷涂厚度为1um，指宽为lcm，间距为lcm，指长为I cm的叉指银电极；
[0212]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0213]实施例26
[0214]I)将培养好的钙钛矿单晶用无水乙醚浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0215]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0216]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0217]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0218]5)将固定了掩膜的单晶一面喷涂厚度为5um，指宽为0.5cm，间距为1mm，指长为Imm的叉指铅电极；
[0219]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0220]实施例27
[0221]I)将培养好的钙钛矿单晶用石油醚浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0222]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0223]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0224]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0225]5)将固定了掩膜的单晶片一面热蒸发沉积厚度为50nm，指宽为10um，间距为10um，指长为1um的叉指铁电极；
[0226]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0227]实施例28
[0228]I)将培养好的钙钛矿单晶用环己烷浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0229]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后采用无水乙醚超声清洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0230]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0231]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0232]5)将固定了掩膜的单晶片一面磁控派射厚度为50nm，指宽为50nm，间距为50nm，指长为50nm的叉指砸化镉电极；
[0233]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0234]实施例29
[0235]I)将培养好的钙钛矿单晶用氯苯浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0236]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再采用异丙醇超声清洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0237]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0238]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0239]5)将固定了掩膜的单晶片一面印刷厚度为10um，指宽为10um，间距为10um，指长为1um的叉指钼电极；
[0240]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0241]实施例30
[0242]I)将培养好的钙钛矿单晶用二氯甲烷浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；;
[0243]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再采用石油醚超声清洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0244]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0245]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0246]5)将固定了掩膜的单晶一面脉冲沉积厚度为500um，指宽为500um，间距为500um，指长为500um的叉指钠电极；
[0247]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
[0248]实施例31
[0249]I)将培养好的钙钛矿单晶用异丙醇浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质；
[0250]2)将表面经过清洗的单晶表面进行抛光，抛光后再采用乙酸乙酯超声清洗清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒；
[0251]3)随后，将单晶置于真空干燥箱中干燥；
[0252]4)将带有叉指图形的金属掩膜板固定在经过抛光和清洁的钙钛矿单晶一面上；
[0253]5)将固定了掩膜的单晶片一面热蒸发沉积厚度为lcm，指宽为lcm，间距为lcm，指长为I cm的叉指石墨电极；
[0254]6)将已经制备好的成品单晶钙钛矿光探测器密封包装，以备测试。
【主权项】
1.一种高效钙钛矿单晶光探测器，其特征在于:包括钙钛矿单晶及在钙钛矿单晶上设有的叉指电极。2.如权利要求1所述的一种高效钙钛矿单晶光探测器，其特征在于:所述的钙钛矿单晶为具有ABX3钙钛矿结构的单晶体，其中A为CH3NH3+、H2N-CH = NH2+、(CH3)4N+、C7H7+、Cs+或C3HiiSN32+ ； B 为 Pb、Ge 或 Sn ； X 为 Cl、Br 或 I。3.如权利要求1所述的一种高效钙钛矿单晶光探测器，其特征在于:所述的叉指电极的厚度为Inm?I cm，指宽为I Onm?I cm，间距为I Onm?I cm，指长为I Onm?1 cm，光敏面积为200nm2?400cm2。4.如权利要求1所述的一种高效钙钛矿单晶光探测器，其特征在于:所述的叉指电极是金属或含金属合金电极，如银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、招(Al)、纳(Na)、钼(Mo)、妈(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、钛(Ti)、铁(Fe)、铂(Pt)、锡(Sn)、铅(Pb)、镓(Ga)、不锈钢、铝钛合金、铝硅合金等;叉指电极是导电非金属如石墨等;叉指电极是导电非金属化合物电极，包括卤素族化合物、氧族化合物、氮族化合物等;叉指电极是导电化合物电极，包括氧族化和物如氧化物、硫化物、砸化物等;叉指电极是导电化合物电极，包括卤素组化合物如氯化物、溴化物、碘化物、氟化物等;叉指电极是透明或半透明导电化合物，如透明导电氧化物等。5.—种高效钙钛矿单晶光探测器的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将培养好的钙钛矿单晶用有机溶剂浸泡处理，以清洗除去单晶表面在培养过程中残留的杂质； 2)将表面经过清洗的钙钛矿单晶表面进行抛光，抛光后再清除单晶表面在抛光过程中残留的粉末等细小颗粒； 3)随后，将钙钛矿单晶置于真空干燥箱中干燥； 4)将带有叉指图形的掩膜板固定在钙钛矿单晶一面上； 5)在固定了掩膜板的钙钛矿单晶一面上沉积得到叉指电极，即得到单晶光探测器。6.根据权利要求5所述的高效钙钛矿单晶光探测器的制备方法，其特征在于:步骤I)中所用机溶剂为无水乙醚，氯苯，环己烷，异丙醇，二氯甲烷，乙酸乙酯或石油醚。7.根据权利要求5所述的高效钙钛矿单晶光探测器的制备方法，其特征在于:步骤2)中将抛光后的单晶采用气体吹洗或有机溶剂中超声清洗清除单晶表面的粉末等细小颗粒。8.根据权利要求5所述的高效钙钛矿单晶光探测器的制备方法，其特征在于:步骤3)中钙钛矿单晶在真空干燥箱中的干燥温度为10°C — 200°C。9.根据权利要求5所述的高效钙钛矿单晶光探测器的制备方法，其特征在于:步骤5)中通过热蒸发，光刻胶技术，磁控溅射，喷涂，印刷或脉冲沉积在钙钛矿单晶上沉积得到叉指电极。
【文档编号】H01L51/42GK105870334SQ201610364976
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】刘生忠, 刘渝城, 杨周
【申请人】陕西师范大学