CN107425123A - 一种钙钛矿的宽波段柔性光探测器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种钙钛矿的宽波段柔性光探测器及其制备方法，所述的柔性光探测器由柔性衬底，依次在柔性衬底上制备的钙钛矿薄膜和厚度为10～50纳米的上转换粒子层，以及直接设置在上转换离子层上的金属电极组成。所述的制备方法包括，步骤1，在柔性衬底上采用真空沉积、溶液旋涂、印刷和喷涂中的任意一种方法制备钙钛矿晶体，形成钙钛矿薄膜；步骤2，直接在钙钛矿薄膜上采用旋涂或者印刷制备厚度为10～50纳米的上转换粒子，形成上转换粒子层，得到由钙钛矿薄膜和上转换粒子层组成的钙钛矿/上转换粒子复合物；步骤3，对钙钛矿/上转换粒子复合物上直接真空蒸镀金属电极，制成了能够响应可见‑近红外光波段的钙钛矿的宽波段柔性光探测器。

Description

一种钙钛矿的宽波段柔性光探测器及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钙钛矿光探测器，具体为一种钙钛矿的宽波段柔性光探测器及其制备方法。
背景技术
光探测器被广泛应用于图像传感、光纤传输、光谱和生物医用等方面。目前在紫外、可见和红外区域的光探测器分别采用SiC、Si和HgCdTe来制备。但这些光探测器具有严重的缺陷：不透明、无法柔性制备和质量重。因此可卷曲和便携式的新一代高效光探测器成为了重要的研究方向。有机卤素钙钛矿具有吸收波段宽，光生载流子迁移距离长以及缺陷态密度较低的优点，成为制备新一代高效光电器件的重要材料。基于有机卤素钙钛矿薄膜、纳米纤维以及单晶的光探测器基本结构包括钙钛矿材料和金属电极。当钙钛矿在光照下产生光生载流子，在金属电极上加电压时，在电场作用下产生电流，如图1。基于有机卤素钙钛矿材料的光探测器在紫外区域和可见光区域都获得优异的性能。探测率高达1014；响应度高达3.47A/W；快速响应仅为0.3ms(3,4)。但是，有机卤素钙钛矿在近红外区域存在的光吸收缺陷，使得光探测器在近红外波段缺乏有效的光响应。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种钙钛矿的宽波段柔性光探测器及其制备方法，能够大尺度制备，柔性可卷曲，容易实现大面积具有紫外-可见-近红外的宽波段光响应性。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种钙钛矿的宽波段柔性光探测器，由柔性衬底，依次在柔性衬底上制备的钙钛矿薄膜和上转换粒子层，以及直接设置在上转换离子层上的金属电极组成；上转换粒子层的厚度为10～50纳米。
一种钙钛矿的宽波段柔性光探测器的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，在柔性衬底上采用真空沉积、溶液旋涂、印刷和喷涂中的任意一种方法制备钙钛矿晶体，形成钙钛矿薄膜；
步骤2，直接在钙钛矿薄膜上采用旋涂或者印刷制备厚度为10～50纳米的上转换粒子，形成上转换粒子层，得到由钙钛矿薄膜和上转换粒子层组成的钙钛矿/上转换粒子复合物；
步骤3，对钙钛矿/上转换粒子复合物上直接真空蒸镀金属电极，制成了能够响应可见-近红外光波段的钙钛矿的宽波段柔性光探测器。
优选的，步骤1中，所述的柔性衬底为柔性PET薄膜。
优选的，步骤1中，所述钙钛矿晶体采用有机卤素钙钛矿。
优选的，步骤1中，所述钙钛矿晶体采用MAPbI3及其掺杂物、MASnI3及其衍生物、FAPbI3及其掺杂物、FASnI3及其掺杂物、MAPbBr3及其掺杂物、(BA)2MAn-1PbnI3n+1及其衍生物、CH3NH3PbI3-x(SCN)X及其衍生物和(PEA)2(MA)2(Pb3I10)及其衍生物中的任意一种。
优选的，步骤2中，所述上转换粒子采用具有近红外吸收特性的NaYF4:Yb-Er粒子、NaYbF4:Yb-Er粒子、NaLuF4:Yb-Er粒子和NaGdF4:Yb-Er粒子中的一种或多种。
优选的，步骤2中，上转换粒子直接覆盖在钙钛矿薄膜上，其厚度为10～50纳米。
优选的，步骤3中，所述金属电极为Ca、Ba、Li、Mg、Al、Au和Ag，以及这些金属的合金，与这些金属的盐中的任意一种。
优选的，步骤1中，钙钛矿薄膜的厚度为100纳米到5微米。
优选的，在90℃到100℃区间热退火钙钛矿/上转换粒子复合物5分钟到1小时。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明是在钙钛矿薄膜上引入上转移粒子得到钙钛矿/上转换粒子复合物，实现近红外波段光响应性，同时增强了可见光波段的光响应性能和探测率。近红外光响应性是因为体系发生从上转换粒子到钙钛矿的能量转移。可见光波段光响应增强是因为上转换纳米粒子增加了钙钛矿薄膜的荧光寿命并降低了可见光波段的光反射率。通过在限制范围内的上转移离子层的厚度控制，使得器件兼顾了红外光波段的最大响应性能和可见光波段的最大光响应性能。利用柔性衬底的设置，得到了可弯曲的光探测器器件，能够在经受一定的外力作用下器件不被损坏仍然能够高效工作。
进一步的，由于该纳米粒子具有较强的疏水性能，覆盖在钙钛矿表面能够有效阻挡水分对钙钛矿的分解破坏，从而使得器件具有很好的湿度稳定性。
附图说明
图1为现有技术中钙钛矿光探测器基本结构示意图。
图2为本发明实例中所述的上转换粒子与钙钛矿之间能量转移示意图。
图3a为本发明实例中所述钙钛矿/上转换粒子复合物的横截面扫描电镜形貌图。
图3b本发明实例中所述钙钛矿/上转换粒子复合物中上转换粒子的俯视图。
图4为本发明实例中所述器件的宽波段光响应性、探测率和量子效率。
图5为本发明实例中所述器件在红外光波段(980nm)80mW cm-2的光功率密度下的光响应电流-时间图。
图6为本发明实例中所述器件在空气湿度为30％-40％时光响应度/探测率-时间图。
图中，1为衬底；2为钙钛矿晶体；3为金属电极；4为上转换粒子。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种钙钛矿的宽波段柔性光探测器的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，在柔性PET衬底上采用真空沉积或者溶液旋涂、印刷和喷涂的方法制备钙钛矿薄膜；
具体做法为：选取高品质对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的规整柔性基片，分别在丙酮、乙醇、异丙醇中超声清洗15分钟，然后用氮气吹干放入氧等离子体处理5分钟待用；
采用真空沉积或者溶液旋涂、印刷和喷涂的方法在清洗干净的PET衬底上制备钙钛矿薄膜。钙钛矿的薄膜厚度为100纳米到5微米厚。
步骤2，在钙钛矿薄膜上旋涂或者印刷的方式制备上转换粒子层，上转换粒子层的厚度为10～50纳米；
具体做法为：上转换粒子分散于非溶剂环己烷中，超声波震荡10分钟促使在溶剂中均匀分散。通过旋涂或者印刷方式在钙钛矿薄膜上制备一层上转换粒子形成钙钛矿/上转换粒子复合物，如图3a和图3b所示。在90-100℃下热退火钙钛矿/上转换粒子复合物5-10分钟。
步骤3，在所制备的钙钛矿/上转换粒子复合物薄膜上直接真空加热蒸镀金属电极。
金属电极薄膜将覆盖于上转换粒子之上。由于上转换粒子间间隙，金属电极将与钙钛矿薄膜接触。通过Keithley2400SourceMeter平台测试，器件具有优异的宽波段光响应性和探测率，如图4所示；而且在近红外波段(980nm)具有稳定的的光响应电流，如图5所示。另外，因覆盖在钙钛矿晶粒表面的上转换纳米粒子具有超强的的疏水性，使得钙钛矿晶体不易被水分降解，从而使该器件相较于纯钙钛矿薄膜器件具有优异的的湿度稳定性，如图6所示。
上述技术方案中的步骤1所述底为柔性PET薄膜；所述钙钛矿薄膜为真空沉积，溶液旋涂、印刷、和喷涂的方法所制备；所述钙钛矿材料为有机卤素钙钛矿，分别为MAPbI3及其掺杂物、MASnI3及其衍生物、FAPbI3及其掺杂物、FASnI3及其掺杂物、MAPbBr3及其掺杂物、(BA)2MAn-1PbnI3n+1及其衍生物、CH3NH3PbI3-x(SCN)X及其衍生物、(PEA)2(MA)2(Pb3I10)及其衍生物。步骤2所述上转换粒子为具有近红外吸收NaYF4:Yb-Er、NaYbF4:Yb-Er、NaLuF4:Yb-Er、NaGdF4:Yb-Er粒子；所述上转换粒子为溶液旋涂法或者印刷方式制备；所述上转换粒子覆盖层厚度为10～50纳米。步骤3所述金属电极为Ca、Ba、Li、Mg、Al、Au或者Ag，以及这些金属的合金，与这些金属的盐。
本发明通过在钙钛矿材料上面引入近红外吸收的材料，得到钙钛矿/上转换粒子复合物，通过能量转移实现近红外光响应，从而制备出钙钛矿紫外-可见-近红外的柔性光探测器。上转换粒子与钙钛矿之间能量转移如图2所示，其中，能量小于钙钛矿带隙的入射光被上转换粒子吸收，上转换粒子发射出可见光，被钙钛矿材料吸收产生光生载流子。
实施例1
本发明最好的实施方式是采用PET透明薄膜作为衬底，将MAPbI3钙钛矿的氮-氮二甲基甲酰胺(DMF,浓度为1M)溶液刮涂于PET衬底上，形成取向单晶纤维钙钛矿薄膜，厚度3微米。将NaYF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层厚度20纳米的NaYF4:Yb-Er的上转换粒子层。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。分别通过紫外-可见-近红外波段激光照射器件，通过Keithley2400SourceMeter平台在背电极上施加电压，可以观察到钙钛矿在不同波段的光响应性和探测率，如图4所示。
实施例2
采用PET透明薄膜作为衬底，将MAPbI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度100纳米。将NaYbF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaYbF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度10纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例3
采用PET透明薄膜作为衬底，将MAPbI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度5微米。将NaLuF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaLuF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度30纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例4
采用PET透明薄膜作为衬底，将MAPbI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度200纳米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度40纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例5
采用PET透明薄膜作为衬底，将FAPbI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度300纳米。将NaYF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaYF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度50纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例6
采用PET透明薄膜作为衬底，将FAPbI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度400纳米。将NaYbF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaYbF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度15纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下120℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例7
采用PET透明薄膜作为衬底，将FAPbI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度500纳米。将NaLuF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaLuF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度25纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例8
采用PET透明薄膜作为衬底，将FAPbI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度600纳米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度35纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下90℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例9
采用PET透明薄膜作为衬底，将MASnI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度700纳米。将NaYF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaYF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度45纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例10
采用PET透明薄膜作为衬底，将MASnI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度800纳米。将NaYbF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaYbF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下95℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例11
采用PET透明薄膜作为衬底，将MASnI3钙钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度900纳米。将NaLuF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaLuF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例12
采用PET透明薄膜作为衬底，将MAPbBr3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度1微米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下110℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例13
采用PET透明薄膜作为衬底，将FASnI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度2微米。将NaYF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaYF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例14
采用PET透明薄膜作为衬底，将FASnI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度4微米。将NaYbF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaYbF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下115℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Au,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例14
采用PET透明薄膜作为衬底，将FASnI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度1.5微米。将NaLuF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaLuF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Al,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例15
采用PET透明薄膜作为衬底，将FASnI3钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度2.5微米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Mg,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例16
采用PET透明薄膜作为衬底，将(BA)2MAn-1PbnI3n+1钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度3.5微米。将NaYF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaYF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下105℃加热退火1小时。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Li,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例17
采用PET透明薄膜作为衬底，将(BA)2MAn-1PbnI3n+1钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度4.5微米。将NaYbF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaYbF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火40分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Ba,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例18
采用PET透明薄膜作为衬底，将MAPbI3-x(SCN)x钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度3微米。将NaLuF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaLuF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火50分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Ca,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例19
采用PET透明薄膜作为衬底，将(PEA)2(MA)2(Pb3I10)钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度3微米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火30分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Ag,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例20
采用PET透明薄膜作为衬底，将(PEA)2(MA)2(Pb3I10)钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度3微米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下90℃加热退火5分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Ag,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例21
采用PET透明薄膜作为衬底，将(PEA)2(MA)2(Pb3I10)钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度3微米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下90℃加热退火20分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Ag,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例22
采用PET透明薄膜作为衬底，将(PEA)2(MA)2(Pb3I10)钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度3微米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火5分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Ag,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例23
采用PET透明薄膜作为衬底，将(PEA)2(MA)2(Pb3I10)钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度3微米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火8分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Ag,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例24
采用PET透明薄膜作为衬底，将(PEA)2(MA)2(Pb3I10)钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度3微米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下120℃加热退火5分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Ag,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例25
采用PET透明薄膜作为衬底，将(PEA)2(MA)2(Pb3I10)钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度3微米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下100℃加热退火8分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Ag,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。
实施例26
采用PET透明薄膜作为衬底，将(PEA)2(MA)2(Pb3I10)钙钛矿的溶液沉积于PET衬底上，形成钙钛矿薄膜，厚度3微米。将NaGdF4:Yb-Er的上转换粒子层通过超声波震荡的方式均匀分散于环己烷溶剂中。在钙钛矿薄膜上采用旋涂法制备一层NaGdF4:Yb-E的上转换粒子层，厚度20纳米。将钙钛矿/上转换粒子复合物置于<70％湿度环境下120℃加热退火10分钟。在上转换粒子表面真空蒸镀背电极(Ag,80纳米)。其他步骤与实施例1相同。

Claims (10)

1.一种钙钛矿的宽波段柔性光探测器，其特征在于，由柔性衬底，依次在柔性衬底上制备的钙钛矿薄膜和上转换粒子层，以及直接设置在上转换离子层上的金属电极组成；上转换粒子层的厚度为10～50纳米。
2.一种钙钛矿的宽波段柔性光探测器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，在柔性衬底上采用真空沉积、溶液旋涂、印刷和喷涂中的任意一种方法制备钙钛矿晶体，形成钙钛矿薄膜；
步骤2，直接在钙钛矿薄膜上采用旋涂或者印刷制备厚度为10～50纳米的上转换粒子，形成上转换粒子层，得到由钙钛矿薄膜和上转换粒子层组成的钙钛矿/上转换粒子复合物；
步骤3，对钙钛矿/上转换粒子复合物上直接真空蒸镀金属电极，制成了能够响应可见-近红外光波段的钙钛矿的宽波段柔性光探测器。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述的柔性衬底为柔性PET薄膜。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述钙钛矿晶体采用有机卤素钙钛矿。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述钙钛矿晶体采用MAPbI3及其掺杂物、MASnI3及其衍生物、FAPbI3及其掺杂物、FASnI3及其掺杂物、MAPbBr3及其掺杂物、(BA)2MAn-1PbnI3n+1及其衍生物、CH3NH3PbI3-x(SCN)X及其衍生物和(PEA)2(MA)2(Pb3I10)及其衍生物中的任意一种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述上转换粒子采用具有近红外吸收特性的NaYF4:Yb-Er粒子、NaYbF4:Yb-Er粒子、NaLuF4:Yb-Er粒子和NaGdF4:Yb-Er粒子中的一种或多种。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，上转换粒子直接覆盖在钙钛矿薄膜上，其厚度为10～50纳米。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述金属电极为Ca、Ba、Li、Mg、Al、Au和Ag，以及这些金属的合金，与这些金属的盐中的任意一种。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，钙钛矿薄膜的厚度为100纳米到5微米。
10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在90℃到100℃区间热退火钙钛矿/上转换粒子复合物5分钟到1小时。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109904324A (zh) * 2019-03-28 2019-06-18 电子科技大学 一种基于电荷窄化吸收效应的具有垂直能带梯度的钙钛矿光电探测器及其制备方法
CN110635047A (zh) * 2019-09-23 2019-12-31 吉林大学 一种光电探测器及其制备方法
CN108520919B (zh) * 2018-03-13 2020-05-22 华南理工大学 一种有机/无机杂化钙钛矿光电探测器及其制备方法
CN111509073A (zh) * 2019-05-30 2020-08-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种柔性光电探测器件的制备方法及柔性光电探测器件
CN111554814A (zh) * 2020-05-11 2020-08-18 陕西师范大学 一种以钙钛矿材料为基础的集成电路及其制备方法
CN114895343A (zh) * 2022-04-18 2022-08-12 山东理工大学 一种钙钛矿基的x射线辐射剂量仪及其制作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102306707A (zh) * 2011-08-18 2012-01-04 北京理工大学 一种基于胶体量子点及石墨烯为光电极的光电探测器及其制备方法
CN105870334A (zh) * 2016-05-27 2016-08-17 陕西师范大学 一种高效钙钛矿单晶光探测器及其制备方法
CN105895726A (zh) * 2016-05-11 2016-08-24 徐翔星 含钙钛矿纳米晶下转换层的太阳能电池及其制备方法
CN105957966A (zh) * 2016-05-31 2016-09-21 华东师范大学 稀土氧化物下转换材料钙钛矿太阳电池及制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102306707A (zh) * 2011-08-18 2012-01-04 北京理工大学 一种基于胶体量子点及石墨烯为光电极的光电探测器及其制备方法
CN105895726A (zh) * 2016-05-11 2016-08-24 徐翔星 含钙钛矿纳米晶下转换层的太阳能电池及其制备方法
CN105870334A (zh) * 2016-05-27 2016-08-17 陕西师范大学 一种高效钙钛矿单晶光探测器及其制备方法
CN105957966A (zh) * 2016-05-31 2016-09-21 华东师范大学 稀土氧化物下转换材料钙钛矿太阳电池及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHANG XISHENG,ET AL: "Stable ultra-fast broad-bandwidth photodetectors based on α-CsPbI3 perovskite and NaYF4:Yb,Er quantum dots", 《NANOSCALE》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108520919B (zh) * 2018-03-13 2020-05-22 华南理工大学 一种有机/无机杂化钙钛矿光电探测器及其制备方法
CN109904324A (zh) * 2019-03-28 2019-06-18 电子科技大学 一种基于电荷窄化吸收效应的具有垂直能带梯度的钙钛矿光电探测器及其制备方法
CN111509073A (zh) * 2019-05-30 2020-08-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种柔性光电探测器件的制备方法及柔性光电探测器件
CN110635047A (zh) * 2019-09-23 2019-12-31 吉林大学 一种光电探测器及其制备方法
CN111554814A (zh) * 2020-05-11 2020-08-18 陕西师范大学 一种以钙钛矿材料为基础的集成电路及其制备方法
CN111554814B (zh) * 2020-05-11 2024-02-02 陕西师范大学 一种以钙钛矿材料为基础的集成电路及其制备方法
CN114895343A (zh) * 2022-04-18 2022-08-12 山东理工大学 一种钙钛矿基的x射线辐射剂量仪及其制作方法

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