本发明属于半导体光电子器件技术领域，具体涉及钙钛矿/有机半导体光电探测器领域。
背景技术：
有机-无机杂化钙钛矿材料兼具传统半导体和新型有机半导体的优良特性。相比新型的有机半导体材料，有机无机杂化钙钛矿材料具有较高的迁移率；而相比于传统的无机半导体，有机无机钙钛矿材料又具有制备简单、成本低、能带可调、柔性等多方面的优点。因而在光电领域，特别是在光电传感器方面具备很高的应用潜力。而常规的p-i-n结构的钙钛矿光电探测器尽管结构简单，工作电压低，但其光电流响应较小，而基于场效应管型的钙钛矿有较大的光电响应，但工作电压高，结构复杂。因此这些结构的光电探测器性能上各有不足，一定程度上的限制了钙钛矿光电探测器的实际运用。
技术实现要素：
本发明的目的在于：利用钙钛矿材料优异的光电性能和制备特性，提供一种结构简单，工作电压低的高性能钙钛矿光电传感器。
本发明提供的高性能钙钛矿光电传感器，通过叠层制备工艺制备，其结构由下至上依次为：透明底电极层，有机半导体和钙钛矿功能层，顶电极层；其中：
所述透明底电极层位于衬底之上，为金属氧化物、超薄金属或者导电有机材料PEDOT：PSS，其中，金属氧化物包括氧化铟锡（ITO）、氟化的氧化锡（FTO）。透明底电极材料采用金属氧化物ITO、FTO时，其厚度为100-200纳米，方块电阻小于10Ω/□；透明底电极采用超薄金属时，其厚度小于20纳米；透明电极采用PEDOT：PSS时，其厚度在80-150纳米；
所述有机半导体和钙钛矿功能层位于透明底电极层的上方，由下至上依次为空穴型有机半导体、钙钛矿、空穴型有机半导体，或者为电子型有机半导体、钙钛矿、电子型有机半导体；钙钛矿和有机半导体层构成两个异质结；
下层有机半导体可以为空穴传输层材料或者电子传输层材料。其中：空穴传输层材料为Spiro-OMeTAD、CuPc，厚度为50-80纳米；电子传输层材料为ZnO、PCBM或者C60，厚度为50-80纳米；
上层有机半导体可以为空穴传输层材料或者电子传输层材料。其中：空穴传输层材料为Spiro-OMeTAD或CuPc，厚度为50-80纳米；电子传输层材料为PCBM或者C60，厚度为50-80纳米；
中间的钙钛矿为吸光层，具体材料可选自CH3NH3PBI3、CH3NH3PBI3-XClx，厚度为200-330纳米；
所述顶电极在有机半导体和钙钛矿功能层上方，为金属金或者金属银，厚度50-200纳米。
本发明中，所述透明衬底为玻璃、石英、柔性PET或者PEN衬底。该类透明衬底应当具有一定的温度耐受性，稳定温度高于150摄氏度，可见光透过率高，有较好的机械强度。
本发明提供的高性能钙钛矿光电传感器的制备方法，具体步骤如下：
（1）透明底电极层的制备，在透明衬底上制备透明底电极层，并对该底电极层进行图形化，随后对其进行清洗、干燥及其表面亲水性改善；
（2）下层有机层制备，在超净间中进行，Spiro-OMeTAD、PCBM使用溶液法制备，在水氧含量小于1ppm的手套箱中，通过旋涂、退火的方法在底透明电极层上制备；CuPc、C60使用真空蒸镀的方法制备，通过将清洗完毕的衬底放入真空蒸发镀膜机中，利用热蒸镀的手段在衬底上生长特定厚度的薄膜，然后直接传入手套箱中；
（3）钙钛矿的制备，在制备下层有机层的衬底上，通过一步法旋涂或者反溶剂法旋涂、退火的方式制备钙钛矿薄膜；
（4）上层有机层的制备，方法和下层有几层的制备方法相同，利用溶液法或者真空法制备相应厚度的有机层；
（5）顶电极的制备，将制备完功能层的衬底放入真空镀膜机内，生长特定厚度的金属金或者金属银，完成顶电极的制备。
本发明提供的高性能的钙钛矿/有机半导体异质结型光电探测器，钙钛矿能够吸收大部分的可见光，在钙钛矿和有机半导体层构成两个异质结，使得吸收的光能够转化成光电流，同时由于器件的形成异质结型光电三极管的结构，在正常的工作电压0.7V下，能够进一步的放大产生的光电流，使得光电响应大大增强，并且能够抑制电压波动对光电流的影响，具有良好的应用潜力。
该光电探测器响应光谱宽，对全波段的可见光谱具有响应，结构简单，工作电压0.7V，且具有电压饱和特性，能够有效抑制电压噪声对探测器性能的影响，为钙钛矿光电探测器的商业化提供了新的思路。
附图说明
图1为本发明实施例1中钙钛矿/有机半导体异质结型光电探测器的结构示意图。
图中标号：101是透明衬底，102是透明底电极，103是空穴传输层，104是钙钛矿吸光层，105空穴传输层，106是金属顶电极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明提供的高性能钙钛矿/有机半导体异质结型光电探测器，工作原理为：该器件结构形成了异质结型光电三极管。当光信号穿过透明衬底和透明底电极，会被钙钛矿层吸收。钙钛矿和有机层的异质结能够拆分电子空穴对，形成光电流。对于空穴型有机半导体/钙钛矿/空穴型有机半导体型器件，光电流中的电子电流会在钙钛矿层中形成一定的积累，改变钙钛矿层的势垒弯曲程度，使得外电场空穴电流的注入能力大大增强，实现光电流信号的放大。而对于电子型有机半导体/钙钛矿/电子型有机半导体型器件，光电流中的空穴电流会在钙钛矿层中形成一定的积累，改变钙钛矿层的势垒弯曲程度，使得外电场电子流的注入能力大大增强，实现光电流信号的放大。
实施例1
一种高性能钙钛矿/有机半导体异质结型光电探测器的结构示意图如图1所示：101是透明衬底BK7玻璃，102是透明底电极ITO，厚度为110纳米，103是空穴传输层CuPC，厚度为50nm，104是钙钛矿吸光层，厚度为300纳米，105空穴传输层CuPC，厚度为50纳米，106是金属顶电极，厚度为80纳米。
实施例1中钙钛矿/有机半导体异质结型光电探测器制备方法如下：
在BK7玻璃上溅射镀膜形成ITO底电极层，方阻小于10Ω/□。将基片转移到真空腔体中，生长50纳米CuPc。然后传入手套箱中，将1：1摩尔比例的MAI/PbI2溶解在DMF中形成40wt%的CH3NH3PbI3前驱体溶液，在3000RPM的转速下旋涂60秒，100度下退火5min，形成厚度约为280纳米的钙钛矿薄膜。将基片再次传入真空腔体，依次生长50纳米的CuPc和80纳米的金电极完成器件的制备。
实施例2，钙钛矿/有机半导体异质结型光电探测器制备方法如下：
在BK7玻璃上溅射镀膜形成ITO底电极层，方阻小于10Ω/□。传入手套箱中，将4wt%的Spiro-OMeTAD溶液以4000RPM的转速旋涂在衬底上，100摄氏度退火五分钟，薄膜厚度约80nm。将1：1摩尔比例的MAI/PbI2溶解在DMF中形成40wt%的CH3NH3PbI3前驱体溶液，在3000RPM的转速下旋涂60秒，100度下退火5min，形成厚度约为280纳米的钙钛矿薄膜。接着继续使用4wt%的Spiro-OMeTAD溶液以4000RPM的转速旋涂在钙钛矿薄膜之上，厚度约为80nm。将基片传入真空腔体，生长80nm的金电极完成器件的制备。
最后说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参考较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在发明的权利要求范围中。