本發(fā)明屬于材料合成領(lǐng)域，涉及一種多孔增強(qiáng)高性能全無機(jī)鈣鈦礦可見光探測器制備方法。

背景技術(shù)：

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成本低，靈敏度高，波長可調(diào)諧等特點(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)鈣鈦礦材料的出現(xiàn)有助于解決這一問題。但是目前全無機(jī)鈣鈦礦探測器的活性層是由納米晶組裝而成，較薄，透光率較高，吸光率低，且表面活性劑的存在阻礙了載流子的輸運(yùn)。

因此，需要一種新的可見光探測器制備方法以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種多孔增強(qiáng)高性能全無機(jī)鈣鈦礦可見光探測器制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種多孔增強(qiáng)高性能全無機(jī)鈣鈦礦可見光探測器制備方法，包括以下步驟：

1)、在襯底上設(shè)置電極；

2)、將鈣鈦礦CsPbXY₂前驅(qū)體溶液涂在步驟1)的襯底上，其中，X為Cl、I或Br，Y為Cl、I或Br；

3)、將步驟2)的襯底放入冷凍干燥箱內(nèi)，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置10h以上后取出，得到全無機(jī)鈣鈦礦可見光探測器。

更進(jìn)一步的，步驟2)中鈣鈦礦CsPbXY₂前驅(qū)體溶液通過以下方法制備得到：將鹵化銫鹽CsX與鹵化鉛鹽PbY₂以1：1的比例溶于有機(jī)溶劑中，利用超聲使其完全溶解，得到鈣鈦礦CsPbXY₂前驅(qū)體溶液。

更進(jìn)一步的，鈣鈦礦CsPbXY₂前驅(qū)體溶液中鹵化銫鹽CsX和鹵化鉛鹽PbY₂的濃度均為0.1～0.45mol/L。

更進(jìn)一步的，鹵化銫鹽CsX中X為Cl、I或Br。

更進(jìn)一步的，鹵化鉛鹽PbY₂中Y為Cl、I或Br。

更進(jìn)一步的，有機(jī)溶劑為二甲基亞砜或N,N-二甲基甲酰胺。

更進(jìn)一步的，步驟2)中鈣鈦礦CsPbXY₂前驅(qū)體溶液鋪滿整個襯底。

更進(jìn)一步的，步驟1)中所述襯底為玻璃片襯底、硅片襯底或者柔性襯底。

更進(jìn)一步的，步驟1)中電極為叉指電極。本發(fā)明中叉指電極為金叉指電極，叉指間距為20μm，電極厚度為80nm。

更進(jìn)一步的，步驟1)中在襯底上蒸鍍叉指電極。

有益效果：本發(fā)明的多孔增強(qiáng)高性能全無機(jī)鈣鈦礦可見光探測器制備方法制備過程簡單，適合大批量生產(chǎn)。探測器沒有添加任何表面活性劑，顯著提高了探測器的外量子效率，創(chuàng)出同種材料的探測器領(lǐng)域?yàn)闅v史新高度。

說明書附圖

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所用全無機(jī)鈣鈦礦多孔薄膜掃描電子顯微鏡(SEM)形貌圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的全無機(jī)鈣鈦礦多孔探測器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制備的可見光探測器外量子效率(EQE)圖譜，附帶傳統(tǒng)油溶液法組裝全無機(jī)鈣鈦礦探測器的EQE；

圖4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(I-V)曲線圖；

圖5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)(I-t)曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。

本發(fā)明為一種多孔增強(qiáng)高性能全無機(jī)鈣鈦礦可見光探測器制備方法，首先將鹵化鉛與鹵化銫溶解在有機(jī)溶劑里，之后將混合溶液滴涂在玻璃片、硅片或者柔性襯底上，待溶液鋪滿整個襯底。然后將帶有溶液的襯底放入冷凍干燥箱內(nèi)，先降溫至零度并且保持，然后打開抽氣泵使得箱內(nèi)壓強(qiáng)處于10Pa，并保持10h，此時，襯底上鈣鈦礦溶液經(jīng)過冷凍干燥已經(jīng)形成一層均勻且多孔的薄膜，最后關(guān)掉設(shè)備，取出樣品即可。本發(fā)明利用冷凍干燥法制備的鈣鈦礦多孔薄膜，沒有添加任何表面活性劑，不僅具有很高的吸光系數(shù)(4.3×10⁴cm^-1)，且具有較高的載流子遷移率(421cm²/Vs)，可以很好的應(yīng)用各種光電器件當(dāng)中。

實(shí)施例1

步驟1：在清洗好的硅襯底上蒸鍍金(Au)叉指電極，其中，叉指間距為20μm，電極厚度為80nm。

步驟2：將2mmol的CsBr和2mmol的PbBr₂溶于20mL溶于二甲基亞砜(DMSO)，并超聲使其完全溶解，配成鈣鈦礦CsPbX₃前驅(qū)體溶液。

步驟3：將鈣鈦礦CsPbBr₃前驅(qū)體溶液涂在帶叉指電極的硅片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟4：將上述襯體放入冷凍干燥箱內(nèi)，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置10h后取出即可。

所用的全無機(jī)鈣鈦礦多孔薄膜的掃描顯微鏡形貌圖見附圖1,其結(jié)構(gòu)示意圖見圖2，外量子效率見圖3，其明暗電壓-電流關(guān)系見圖4，電流-時間響應(yīng)見圖5，由圖可見其外量子效率高，響應(yīng)速度很快，可適用于快速響應(yīng)的探測領(lǐng)域。

實(shí)施例2

步驟1：在清洗好的硅襯底上蒸鍍金(Au)叉指電極，其中，叉指間距為20μm，電極厚度為80nm。

步驟2：將2mmol的CsI和2mmol的PbI₂溶于20mL的二甲基亞砜中，并超聲使其完全溶解，制成鈣鈦礦CsPbI₃前驅(qū)體溶液。

步驟3：將鈣鈦礦CsPbI₃前驅(qū)體溶液涂在帶叉指電極的硅片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟4：將上述襯體放入冷凍干燥箱內(nèi)，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置11h后取出即可。

實(shí)施例3

步驟1：在清洗好的硅襯底上蒸鍍金(Au)叉指電極，其中，叉指間距為20μm，電極厚度為80nm。

步驟2：將2mmol的CsCl和2mmol的PbCl₂溶于20mL的N,N-二甲基甲酰胺中，并超聲使其完全溶解，制成鈣鈦礦CsPbCl₃前驅(qū)體溶液。

步驟3：將鈣鈦礦CsPbCl₃前驅(qū)體溶液旋涂在玻璃片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟4：將鈣鈦礦CsPbCl₃前驅(qū)體溶液涂在帶叉指電極的硅片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟5：將上述襯體放入冷凍干燥箱內(nèi)，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置12h后取出即可。

實(shí)施例4

步驟1：在清洗好的硅襯底上蒸鍍金(Au)叉指電極，其中，叉指間距為20μm，電極厚度為80nm。

步驟2：將9mmol的CsCl和9mmol的PbCl₂溶于20mL的N,N-二甲基甲酰胺中，并超聲使其完全溶解，制成鈣鈦礦CsPbCl₃前驅(qū)體溶液。

步驟3：將鈣鈦礦CsPbCl₃前驅(qū)體溶液旋涂在玻璃片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟4：將鈣鈦礦CsPbCl₃前驅(qū)體溶液涂在帶叉指電極的硅片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟5：將上述襯體放入冷凍干燥箱內(nèi)，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置12h后取出即可。

實(shí)施例5

步驟1：在清洗好的硅襯底上蒸鍍金(Au)叉指電極，其中，叉指間距為20μm，電極厚度為80nm。

步驟2：將9mmol的CsI和9mmol的PbI₂溶于20mL的二甲基亞砜中，并超聲使其完全溶解，制成鈣鈦礦CsPbI₃前驅(qū)體溶液。

步驟3：將鈣鈦礦CsPbI₃前驅(qū)體溶液涂在硅片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟4：將鈣鈦礦CsPbCl₃前驅(qū)體溶液涂在帶叉指電極的硅片襯底上，使溶液鋪滿整個襯底。

步驟5：將上述襯體放入冷凍干燥箱內(nèi)，在0℃，10Pa的狀態(tài)下靜置10h后取出即可。