基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器

本发明涉及光电子，尤其涉及基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器。

背景技术：

1、光电探测器是一种将光信号转换为电信号的电子器件，通过光电效应来检测和测量光性质，可以捕获特定波长范围的光信号，并把它们立即转换成电信号，通常表现为光电流，通过电流可以推算得到所探测光波的相应信息，在光通信、自动控制、生化传感、光电传感和检测、光学成像、测绘探测，环境监控和生化医疗等技术领域中发挥着不可替代的作用，开发性能优越的光电探测器有很大的意义。

2、目前光探测器主要分成四个大类，即有机材料探测器，无机材料探测器，量子点材料探测器，钙钛矿材料探测器。尽管前三类探测器的技术以及较为成熟，但是具有制作工艺较为复杂，成本较高，驱动电压高等问题，限制了其更为广泛的应用与技术革新。而钙钛矿材料以其高电荷载流子迁移率，高光吸收系数，可溶液制备，制作成本低等特点，在光探测器应用方面有着巨大的前景。

3、传统基于钙钛矿的晶体管光电探测器基本构成为带有一定厚度介电层的导电基底、钙钛矿层、电极，其中钙钛矿层既作为吸光层又作为载流子传输层，要实现高性能的晶体管光电探测器，钙钛矿层就必须同时具备优良的吸光特性及载流子传输特性，钙钛矿吸光特性不受其维度影响，但高迁移率载流子传输特性只有在其体材料中才易于实现，极大地限制了钙钛矿材料在维度上的选择。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明目的是提供基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器，解决传统钙钛矿晶体管光电探测器中对钙钛矿层材料的维度要求问题，使得从体材料(多晶薄膜)到低维(二维纳米片、一维纳米线、零维量子点等)的钙钛矿材料均可适用于高性能的晶体管光电探测器。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

3、基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器，

4、所述晶体管光电探测器体系包括导电基底(1)、沟道功能层(2)、电极(3)以及钙钛矿吸光功能层(4)；

5、所述沟道功能层(2)材料的导带底比钙钛矿吸光功能层(4)材料的导带底能级低；或沟道功能层(2)材料的价带顶比钙钛矿吸光功能层(4)材料的价带顶能级高。

6、优选的，所述晶体管光电探测器体系一的导电基底(1)、沟道功能层(2)、电极(3)以及钙钛矿吸光功能层(4)的接触顺序依次为导电基底(1)、沟道功能层(2)、电极(3)、钙钛矿吸光功能层(4)。

7、优选的，所述晶体管光电探测器体系二的导电基底(1)、沟道功能层(2)、电极(3)以及钙钛矿吸光功能层(4)的接触顺序依次为导电基底(1)、沟道功能层(2)、钙钛矿吸光功能层(4)、电极(3)。

8、优选的，所述晶体管光电探测器体系三的导电基底(1)、沟道功能层(2)、电极(3)以及钙钛矿吸光功能层(4)的接触顺序依次为导电基底(1)、电极(3)、沟道功能层(2)、钙钛矿吸光功能层(4)。

9、优选的，所述晶体管光电探测器体系的导电基底(1)上带有介电层。

10、优选的，所述导电基底(1)的材料为具有导电特性的材料。

11、优选的，所述沟道功能层(2)的材料为有机或无机半导体材料。

12、优选的，所述电极层(3)为具有导电特性的材料。

13、优选的，所述钙钛矿吸光功能层(4)的材料为具有钙钛矿晶格结构的吸光性材料。

14、本发明的有益效果是：

15、本发明基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器可以实现晶体管器件的光探测，解决了传统钙钛矿晶体管光电探测器中对钙钛矿层材料的维度要求问题，使得从体材料到低维的钙钛矿材料均可适用于高性能的晶体管光电探测器。

16、在有无光照下该器件在晶体管关态区电流呈现显著差异，其中体系1下的光晶体管器件的光暗电流比最大可达104，样品器件在循环测试中保持稳定的光暗态开关比。

技术特征：

1.基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的基于钛矿吸光层的晶体管光电探测器，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的基于钛矿吸光层的晶体管光电探测器，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的基于钛矿吸光层的晶体管光电探测器，其特征在于，

技术总结
本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器。本发明基于钙钛矿吸光层的晶体管光电探测器，分为三种体系，在具备导电性的硅基底上，每种体系包括沟道功能层、电极以及钙钛矿吸光功能层，三种体系中各层按不同顺序依次相接触，实现晶体管器件的光探测，解决了传统钙钛矿晶体管光电探测器中对钙钛矿层材料的维度要求问题，使得从体材料到低维的钙钛矿材料均可适用于高性能的晶体管光电探测器。并且在有无光照下本发明晶体管光电探测器在晶体管关态区电流呈现显著差异，在循环测试中保持稳定的光暗态开关比。

技术研发人员：郭敏,田昊鑫,张星宇,胡煜峰,滕枫
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15