【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于有機光電器件，具體涉及一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器及其制備方法。
技術介紹
1、光電探測器作為一種利用光電效應直接將光信號轉化為電信號的裝置，普遍應用于軍事國防、環境監測、醫療通訊、工業生產等各個領域。這其中的倍增型光電探測器是一類能將微弱光信號轉換為電信號，并通過內部的倍增機制對信號進行放大的光電探測器件。其對弱光的高靈敏度檢測特性在天文觀測、生物醫學、工業檢測、輻射測量、化學分析等領域都有著重要的應用。
2、隨著科學技術的不斷進步，對倍增型光電探測器的譜段以及性能都提出了新的需求。目前市面上大部分商用倍增型光電探測器由硅或鍺材料構成，其工作電壓通常在數十至數百伏特，較高的工作電壓難以滿足倍增型光電探測器的小型化和使用靈活性需求。因此有必要發展新型倍增型光電探測器，來彌補傳統探測器的不足之處。
3、倍增型光電探測器是一類基于有機半導體材料，利用獨特的光電倍增機制實現高靈敏度光探測的器件。基于界面陷阱誘導量子隧穿機制，倍增型光電探測器相較于傳統硅鍺光電探測器具有更小的工作電壓：當金屬電極與有機半導體層接觸時，因兩者費米能級不同，在界面處形成肖特基結；當有機半導體材料內部存在大量的空穴或電子陷阱時進行光照，光照下的光生電子或空穴被陷阱俘獲，在電極端施加偏壓時，陷阱載流子在外加電場作用下向肖特基結區傳輸，引起肖特基結區勢壘窄化，從而使外電路中的載流子在外電場影響下大量注入回路，實現電流倍增。
4、鈣鈦礦量子點是一種新型的納米材料，由具有鈣鈦礦結構的半導體晶體組成
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器及其制備方法，有機-鈣鈦礦量子點活性層由聚3-己基噻吩-2,5-二基(p3ht)有機材料和cspbbr3鈣鈦礦量子點(qds)組成，聚3-己基噻吩-2,5-二基(p3ht)有機材料作為電子給體，cspbbr3鈣鈦礦量子點(qds)為電子受體。
2、本專利技術設計的倍增型光電探測器，從下至上依次由ito導電玻璃陽極、聚(2,3-二氫噻吩并-1,4-二惡英)(pedot:pss)空穴傳輸層、有機-鈣鈦礦量子點活性層和鋁金屬陰極組成。本專利技術提出了將cspbbr3鈣鈦礦量子點引入p3ht有機材料的策略，量子點可以有效作為有機材料中的電子陷阱，光照下有機電子給體材料產生光生電子后電子被量子點電子陷阱捕獲，有機與陰極界面處被陷阱俘獲的電子密度增加導致能帶向下彎曲，勢壘寬度減小。同時作為p型材料的p3ht在光照下產生的大量空穴難以被量子點電子陷阱捕獲，空穴在外加電場作用下由于隧穿效應大量穿過寬度減小的勢壘形成倍增電流。
3、本專利技術所述的一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器的制備方法，其步驟如下：
4、(1)在反應容器中，將1～3mmol?csco3、1～3ml油酸、10～20ml十八烯混合后在450～550rpm下抽真空，將所得混合溶液加熱至95～105℃并持續30～40min；然后通入氮氣并再抽真空，此過程循環3～4次；再將所得溶液加熱至145～155℃并維持1～3h得到油酸銫溶液；
5、(2)在反應容器中，將0.1～0.5mmol?pbbr2、0.5～2.0ml油酸、0.5～2.0ml油胺、8～15ml十八烯混合后在450～550rpm下抽真空，將所得混合溶液加熱至90～100℃并持續30～40min至溶液澄清；然后通入氮氣并再抽真空，此過程循環3～4次；將所得溶液加熱至180～190℃，隨后通入氮氣并稱取1～2ml步驟(1)制備的油酸銫溶液迅速注入其中，10～15s后將反應容器放入冰水中迅速降溫；所得溶液在8000～10000rpm下離心8～10min，取離心后所得沉淀并在沉淀中加入4～5ml甲苯，得到cspbbr3?qds甲苯溶液；
6、(3)將ito導電玻璃(250～350mm2)分別用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗，然后用氮氣吹干，再用臭氧紫外處理優化其表面的疏水性，得到ito導電玻璃陽極；
7、(4)將質量分數1.3～1.7％的pedot:pss水溶液進行過濾；在空氣環境中，將過濾后的pedot:pss水溶液均勻旋涂在ito導電玻璃陽極上，以4500～5500rpm的速度旋涂35～50s，隨后置于110～120℃的熱臺上退火8～10min，從而在ito導電玻璃陽極上得到厚度為20～40nm的pedot:pss空穴傳輸層；
8、(5)將12～20mg的p3ht置于1～2ml的1,2-二氯苯溶劑，攪拌20～30h得到濃度為6～12mg/ml的p3ht二氯苯溶液；將步驟(2)得到的cspbbr3?qds甲苯溶液在8～12℃的冷水中超聲處理1～3min，再與p3ht二氯苯溶液以體積比1：90～110混合，得到混合溶液；然后于充滿氮氣、水氧含量低于0.01ppm和700～1000rpm條件下，在pedot:pss空穴傳輸層上滴加20～30μl混合溶液旋涂15～25s，將器件轉移到50～60℃的熱臺上退火4～6min，從而在pedot:pss空穴傳輸層上得到高質量、成膜型較好的厚度180～200nm的有機-鈣鈦礦量子點活性層；
9、(6)使用多源有機氣相分子沉積系統，在壓強不高于7×10-4pa的條件下，于有機-鈣鈦礦量子點活性層上蒸鍍厚度為80～90nm的鋁陰極，從而制備得本專利技術所述的基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器。
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1.一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器的制備方法，其步驟如下：
2.如權利要求1所述的一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟(2)中是以4500～5500rpm的速度旋涂35～50s，隨后置于110～120℃的熱臺上退火8～10min。
3.如權利要求1所述的一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟(3)中CsPbBr3?QDs甲苯溶液的制備步驟如下，
4.如權利要求1所述的一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟(3)中是將12～20mg的P3HT置于1～2mL的1,2-二氯苯溶劑，攪拌20～30h得到濃度為6～12mg/mL的P3HT二氯苯溶液。
5.如權利要求1所述的一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟(3)中的旋涂時間為15～25s，旋涂后將器件轉移到50～60℃的熱臺上退火4～6min。
6.一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測
...【技術特征摘要】
1.一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器的制備方法，其步驟如下：
2.如權利要求1所述的一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟(2)中是以4500～5500rpm的速度旋涂35～50s，隨后置于110～120℃的熱臺上退火8～10min。
3.如權利要求1所述的一種基于有機-鈣鈦礦量子點活性層的倍增型光電探測器的制備方法，其特征在于：步驟(3)中cspbbr3?qds甲苯溶液的制備步驟如下，
4.如權利要求1所述的一種基于有機-鈣鈦礦...
【專利技術屬性】
技術研發人員：沈亮，汪國華，邊虹宇，王德宇，馬堯，魏薇，陳紅旭，紀永成，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：
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