納米晶可見光探測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Au納米顆粒增強(qiáng)的無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶可見光探測器，屬于光探測器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]可見光探測器在可見光通訊、成像感應(yīng)、生物醫(yī)學(xué)傳感等軍事和工業(yè)領(lǐng)域均具有許多重大的應(yīng)用。隨著各領(lǐng)域技術(shù)的逐步發(fā)展，要求光電探測器具備低成本，高靈敏度，可調(diào)諧波長等特點(diǎn)。有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料所具有的高量子效率，可溶液加工，波長易調(diào)等突出優(yōu)勢引起了各國研究者的大量關(guān)注，使得這種材料在太陽能電池，光電探測器，LED等光電器件中得到廣泛應(yīng)用。然而有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性差是限制其實(shí)際應(yīng)用的最大障礙，我們需要既能保留這類材料的優(yōu)異光電性能，又能具有更好穩(wěn)定性的材料，全無機(jī)鈣鈦礦納米晶材料的出現(xiàn)有助于解決這一問題。
[0003]全無機(jī)鈣鈦礦納米晶把有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦材料的優(yōu)異光電性能與無機(jī)鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性結(jié)合起來，具有優(yōu)異的光吸收能力、可調(diào)的帶隙等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)勢使得其在光電探測器、光通訊等領(lǐng)域具有廣闊的前景。
[0004]金屬納米顆粒經(jīng)常表現(xiàn)出局部表面等離子體共振(LSPR)，它可以作為散射中心，納入光電器件中來有效提高光的吸收，從而提高器件性能。在光電探測器件領(lǐng)域中被作為一種有效提高光電響應(yīng)的手段，且方法較為簡單可行，在提高器件性能方面具有廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種通過Au納米顆粒作用、性能提高的無機(jī)鈣鈦礦CsPbX3納米晶可見光探測器。
[0006]本發(fā)明可通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種Au納米顆粒增強(qiáng)的高性能無機(jī)鈦礦CsPbX3納米晶可見光探測器，由如下步驟制備:
[0007]I)取Au納米顆粒分散液，在潔凈的硅片上按一定轉(zhuǎn)速旋涂；
[0008]2)再取CsPbX3納米晶的分散液于旋涂后的硅片上進(jìn)行離心沉積；
[0009]3)于步驟2)離心后的表面沉積一定厚度的電極材料；
[0010]4)刻蝕步驟3)沉積的電極得到一定叉指間距的電極，制得所述的可見光探測器。
[0011]步驟I)中，所述Au納米顆粒分散液采用的溶劑為正己烷，旋涂的轉(zhuǎn)速為4000r/min0
[0012]步驟2)中，所述CsPbX3納米晶中的X為Cl、Br、I任意一種或任意兩者組合，CsPbX3納米晶的分散液采用的溶劑為甲苯，溶液的濃度為I.27*10—4mol/L。
[0013]步驟3)中，所述電極材料為Au，沉積厚度為70?lOOnm。
[0014]步驟4)中，所述叉指的間距為3?ΙΟΟμπι。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:I)本發(fā)明提供了一種Au納米顆粒增強(qiáng)的高性能無機(jī)鈣鈦礦納米晶可見光探測器，制備工藝簡單；2)本發(fā)明對比了有無Au納米顆粒增強(qiáng)的可見光探測器性能，提供了一種易實(shí)現(xiàn)的提升探測器性能的高可行性方案;3)本發(fā)明提供了一種性能優(yōu)異、快速響應(yīng)的光電探測器，響應(yīng)時間在微秒級別。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1、2、3、4、5所用Au納米顆粒的TEM透射圖。
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1使用的金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶的HRTEM透射圖。
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的可見光探測器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制備的可見光探測器響應(yīng)度圖譜，并附同一條件制備的無Au納米顆粒的器件響應(yīng)度對比。
[0020]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1制備的可見光探測器的明暗電壓-電流(1-V)曲線圖，并附同一條件制備的無Au納米顆粒的器件1-V曲線對比。
[0021]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1制備的可見光探測器的電流-時間響應(yīng)(1-t)曲線圖，并附同一條件制備的無Au納米顆粒的器件I _t曲線對比。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0023]本發(fā)明是在硅襯底上旋涂Au納米顆粒分散液，然后離心沉積金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶，通過熱蒸發(fā)沉積叉指電極，得到高性能的CsPbX3無機(jī)鈣鈦礦納米晶可見光探測器。
[0024]實(shí)施例1
[0025]本實(shí)施例所述Au納米顆粒增強(qiáng)的高性能無機(jī)鈦礦CsPbX3納米晶可見光探測器，具體包括如下步驟:
[0026]I)在清洗好的娃襯底上旋涂Au納米顆粒分散液，轉(zhuǎn)速為4000r/min，在常溫下瞭干，采用的Au納米顆粒TEM透射圖見圖1;
[0027]2)離心沉積CsPbBr3納米晶的分散液，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為6000r/min，采用的CsPbBr3納米晶HRTEM透射圖見圖2;
[0028]3)通過熱蒸發(fā)法蒸鍍Au電極，電極厚度為80nm;
[0029]4)通過刻蝕得到ΙΟμπι指間距的叉指電極，制得CsPbX3無機(jī)鈣鈦礦納米晶可見光探測器，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖3，響應(yīng)度見圖4，其明暗電壓-電流關(guān)系見圖5，電流-時間響應(yīng)見圖6，由圖可見其響應(yīng)速度很快，可適用于快速響應(yīng)的探測領(lǐng)域。
[0030]實(shí)施例2
[0031]與實(shí)施例1類似，區(qū)別在于，將實(shí)施例1的步驟2)中的CsPbBr3改為CsPbIxBr3-x(x的取值范圍為O?3)，其他條件保持一致，制得CsPbX3無機(jī)鈣鈦礦納米晶可見光探測器。
[0032]實(shí)施例3
[0033]與實(shí)施例1類似，區(qū)別在于，將實(shí)施例1的步驟2)中的CsPbBr3改為CsPbClxBr3-X(x的取值范圍為O?3)，其他條件保持一致，制得CsPbX3無機(jī)鈣鈦礦納米晶可見光探測器。
[0034]實(shí)施例4
[0035]與實(shí)施例1類似，區(qū)別在于，將實(shí)施例1的步驟3)中的電極厚度改為lOOnm，其他條件保持一致，制得CsPbX3無機(jī)鈣鈦礦納米晶可見光探測器。
[0036]實(shí)施例5
[0037]與實(shí)施例1類似，區(qū)別在于，將實(shí)施例1的步驟4)中的叉指間距改為20μπι，其他條件保持一致，制得CsPbX3無機(jī)鈣鈦礦納米晶可見光探測器。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種CsPbX3納米晶可見光探測器，其特征在于，由如下步驟制備: 1)取Au納米顆粒分散液，在潔凈的硅片上旋涂； 2)再取CsPbX3納米晶的分散液于旋涂后的硅片上進(jìn)行離心沉積； 3)于步驟2)離心后的表面沉積電極材料； 4)刻蝕步驟3)沉積的電極得到所需叉指間距的電極，制得所述的可見光探測器。2.如權(quán)利要求1所述的CsPbX3納米晶可見光探測器，其特征在于，步驟I)中，所述Au納米顆粒分散液采用的溶劑為正己烷，旋涂的轉(zhuǎn)速為4000r/min。3.如權(quán)利要求1所述的CsPbX3納米晶可見光探測器，其特征在于，步驟2)中，所述CsPbX3納米晶中的X為Cl、Br、I任意一種或任意兩者組合，CsPbX3納米晶的分散液采用的溶劑為甲苯，溶液的濃度為1.27* I O—4m01 /L。4.如權(quán)利要求1所述的CsPbX3納米晶可見光探測器，其特征在于，步驟3)中，所述電極材料為Au，沉積厚度為70?lOOnm。5.如權(quán)利要求1所述的CsPbX3納米晶可見光探測器，其特征在于，步驟4)中，所述叉指間距為3?ΙΟΟμπι。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Au納米顆粒增強(qiáng)的高性能CsPbX3無機(jī)鈣鈦礦納米晶可見光探測器。通過旋涂制備Au納米顆粒增強(qiáng)層，運(yùn)用離心制膜的方法組裝無機(jī)鈣鈦礦感光活性層，然后通過熱蒸發(fā)沉積以及刻蝕工藝制備叉指電極組裝成可見光探測器。本發(fā)明所述的可見光探測器的探測波長范圍可通過改變量子點(diǎn)發(fā)光層材料的鹵素配比進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠覆蓋整個可見光譜范圍；且其探測速度快，響應(yīng)時間小于毫秒，可用于快速響應(yīng)的光探測以及光通訊領(lǐng)域。
【IPC分類】H01L31/09, H01L31/18, H01L31/032
【公開號】CN105609588
【申請?zhí)枴緾N201610046489
【發(fā)明人】宋繼中, 董宇輝, 李建海, 許蕾夢, 薛潔, 王濤, 曾海波
【申請人】南京理工大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月22日