本發(fā)明屬于光電探測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種新型鈣鈦礦光電探測器及其制備方法。
背景技術(shù)：
光電探測器在光通信，環(huán)境監(jiān)測，圖像傳感、紅外遙感等軍事和國民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料所具有的消光系數(shù)高、吸收范圍寬、激子擴(kuò)散長度長、可溶液加工等優(yōu)點(diǎn)使其非常適宜制作光電探測器。但是鈣鈦礦材料穩(wěn)定性能較差，在水氧條件下容易分解，造成探測器的壽命低下。在器件的制備過程中，鈣鈦礦層常制備在TiO2基底之上。但是，TiO2常需要經(jīng)過高溫灼燒，一方面造成器件制備成本高，另一方面也與柔性襯底無法兼容。目前鈣鈦礦光電探測器的研究尚剛剛起步，新的器件結(jié)構(gòu)和器件的制備方便亟待開發(fā)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對背景中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型鈣鈦礦光電探測器及其制備方法，通過原子層沉積技術(shù)制備TiO2致密層和無機(jī)金屬氧化物界面修飾層在器件中的使用，提高了鈣鈦礦光電探測器的穩(wěn)定性，提高了器件的探測率，降低了器件制備成本。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種新型鈣鈦礦光電探測器，其特征在于：所述光電探測器從下至上由透明導(dǎo)電基底、TiO2電子傳輸層、光敏層、空穴傳輸層、界面修飾層和金屬反射電極組成。
進(jìn)一步的，所述的透明導(dǎo)電基底為ITO或者FTO透明導(dǎo)電玻璃，其方塊電阻10-25Ω，透過率為80-95%。
進(jìn)一步的，所述的電子傳輸層為TiO2致密層，TiO2致密層通過原子層沉積技術(shù)制備。
進(jìn)一步的，所述的光敏層為CH3NH3PbX3鈣鈦礦材料，其中X=Cl、Br、I或者它們的混合物。
進(jìn)一步的，所述的空穴傳輸層為spiro-OMeTAD。
進(jìn)一步的，所述的界面修飾層為高功函數(shù)的無機(jī)透明金屬氧化物，所述的高功函數(shù)的無機(jī)透明金屬氧化物為MoO3、WO3或者V2O5。
進(jìn)一步的，所述的金屬反射電極為Al、Ag或者Au。
按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種新型鈣鈦礦光電探測器的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟(1) 透明導(dǎo)電基底清洗
透明導(dǎo)電基底依次采用丙酮、水、玻璃清洗劑清洗，清洗完畢后在異丙醇、去離子水、乙醇各超聲處理15分鐘，處理完畢后用高純氮?dú)獯蹈?，然后放置在紫外燈下，照?0分鐘；
步驟(2)原子層沉積技術(shù)制備致密TiO2電子傳輸層
在透明導(dǎo)電基底上通過原子層沉積(ALD)技術(shù)制備一層致密的TiO2作為電子傳輸層，TiO2層的厚度為10-30nm；
步驟(3)溶液法制備鈣鈦礦光敏層
所述的鈣鈦礦光敏層為CH3NH3PbX3，其中X=Cl、Br、I或者它們的混合物，將配置好的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液通過勻膠機(jī)旋轉(zhuǎn)涂覆在TiO2電子傳輸層上，然后在加熱板上退火處理；加熱溫度90-110℃，退火時(shí)間30-120分鐘；
步驟(4)空穴傳輸層的制備
將配置好的spiro-OMeTAD溶液旋涂在鈣鈦礦光敏層上，然后在加熱板上退火處理；
步驟(5)界面修飾層的制備
所述的界面所述的界面修飾層為高功函數(shù)的無機(jī)透明金屬氧化物，所述的高功函數(shù)的無機(jī)透明金屬氧化物為MoO3、WO3或者V2O5；
將上述制備好的基底放入真空蒸發(fā)鍍膜設(shè)備中，真空度達(dá)到小于5×10-4將MoO3、WO3或者V2O5的粉體通過真空蒸鍍的方式沉積到spiro-OMeTAD空穴傳輸層上；
步驟(6)金屬反射電極的制備
沉積完上述金屬氧化物的界面修飾層繼續(xù)沉積50-300nm的Al、Ag或者Au作為金屬反射電極，完成器件的制備。
總體而言，按照本發(fā)明的上述技術(shù)構(gòu)思與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明采用原子層沉積技術(shù)生長TiO2致密電子傳輸層，使得TiO2電子傳輸層的導(dǎo)電性大大提高，所得電子傳輸層薄膜均勻、密實(shí)沒有孔洞，降低了器件的暗電流，提高了器件的探測率；TiO2制備無需高溫?zé)乒に嚕档土似骷闹苽涑杀?，可以與柔性基底兼容；2、本發(fā)明采用熱蒸鍍的方法生長的無機(jī)金屬氧化物界面修飾層，可以有效保護(hù)器件，防止水氧進(jìn)入鈣鈦礦光敏層，提高了器件的穩(wěn)定性和壽命。同時(shí)界面修飾層可以起到電子阻擋層的作用，減小了漏電流，提高了器件的性能。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的新型鈣鈦礦光電探測器結(jié)構(gòu)示意圖；其中1為透明導(dǎo)電基底、2為TiO2電子傳輸層、3為光敏層、4為空穴傳輸層、5為界面修飾層和6為金屬反射電極。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更加明白，結(jié)合以下實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，光電探測器從下至上由透明導(dǎo)電基底1、TiO2電子傳輸層2、光敏層3、空穴傳輸層4、界面修飾層5和金屬反射電極6組成。
進(jìn)一步的，所述的透明導(dǎo)電基底為ITO或者FTO透明導(dǎo)電玻璃，其方塊電阻10-25Ω，透過率為80-95%。
進(jìn)一步的，所述的電子傳輸層為TiO2致密層，TiO2致密層通過原子層沉積技術(shù)制備，厚度為10-30nm。
進(jìn)一步的，所述的光敏層為CH3NH3PbX3鈣鈦礦材料，其中X=Cl、Br、I或者它們的混合物，厚度為200-1000nm。
進(jìn)一步的，所述的空穴傳輸層為spiro-OMeTAD。
進(jìn)一步的，所述的界面修飾層為高功函數(shù)的無機(jī)透明金屬氧化物，所述的高功函數(shù)的無機(jī)透明金屬氧化物為MoO3、WO3或者V2O5。
所述的金屬反射電極為Al、Ag或者Au。
實(shí)施例一
步驟(1) 選擇方塊10-25Ω，透過率為80-95%的ITO導(dǎo)電玻璃為透明導(dǎo)電基底，隨后用丙酮、水、玻璃清洗劑清洗，清洗完畢后在異丙醇、去離子水、乙醇各超聲處理15分鐘，處理完畢后用高純氮?dú)獯蹈桑缓蠓胖迷谧贤鉄粝?，照?0分鐘。
步驟(2)原子層沉積技術(shù)制備致密TiO2電子傳輸層
在ITO透明導(dǎo)電基底上通過原子層沉積技術(shù)制備一層20nm厚的致密TiO2作為電子傳輸層。
步驟(3)溶液法制備鈣鈦礦光敏層
使用二甲基甲酰胺為溶劑，摩爾比例為1：3的PbCl2和CH3NH3I為溶質(zhì)，并在60℃下攪拌溶解，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液。將將配置好的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液通過勻膠機(jī)旋轉(zhuǎn)涂覆在TiO2電子傳輸層上，轉(zhuǎn)速為2000-5000rmp，時(shí)間為30-60s，然后在100℃加熱板上退火120分鐘。
步驟(4)空穴傳輸層的制備
取一定量的spiro-OMeTAD溶入氯苯，配置成80mg/ml的溶液，攪拌溶解，將配置好spiro-OMeTAD溶液旋涂在鈣鈦礦光敏層上，轉(zhuǎn)速為1000-3000rmp，時(shí)間為20-50s，然后在70℃加熱板上退火處理5-30分鐘。
步驟(5)界面修飾層的制備
將上述制備好的基底放入真空蒸發(fā)鍍膜設(shè)備中，真空度達(dá)到小于5×10-4Pa后將MoO3粉體通過真空蒸鍍的方式沉積到spiro-OMeTAD空穴傳輸層上；MoO3的沉積厚度為5-40nm，通過石英晶振片進(jìn)行監(jiān)控。
步驟(6)金屬反射電極的制備
沉積完上述MoO3界面修飾層后，繼續(xù)沉積100nm的Al作為金屬反射電極，完成器件的制備。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。