CN110364626B - 一种窄带光电探测器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种窄带光电探测器，包括：透明基底1、阳极2、阳极修饰层3、钙钛矿光过滤层4、有机给受体平面异质结光吸收层5、阴极修饰层6和阴极7；透明基底1上设置有阳极2，阳极2上设置有阳极修饰层3，阳极修饰层3上设置有钙钛矿光过滤层4，钙钛矿光过滤层4上设置有有机给受体平面异质结光吸收层5，有机给受体平面异质结光吸收层5上设置有阴极修饰层6，阴极修饰层6上设置有阴极7。本发明还提供了一种窄带光电探测器制备方法。本发明通过调节钙钛矿的卤素成分比例和选用具有不同吸收光谱的有机材料来实现对不同波段的窄光探测。同时，本发明的产品具有响应时间快、光谱响应可调、容易加工制备等优点，具有重要的应用前景。

Description

一种窄带光电探测器及其制备方法

技术领域

本发明涉及光探测技术领域，尤其涉及一种窄带光电探测器及其制备方法。

背景技术

具有窄带光探测能力，即具有高度光谱选择性的光电探测器可广泛用于光通信、图像传感、医疗卫生、气候监测、国防等领域，具有非常高的研究价值与发展前景。传统的商业窄带光电探测器通常是通过应用一个宽波段无机半导体光电二极管结合一个二向棱镜或者光学滤波器来实现的。然而这个方法增加了光电探测器的架构复杂性和成本，并且在成像系统里它限制了更高像素密度的实现。

有机光电探测器是利用具有光电效应的有机半导体材料制备的光电转换器件。由于有机半导体材料具有消光系数高、成本低、绿色、溶液可旋涂、可制成大面积柔性器件等优点，使得有机光电探测器的研究倍受关注，同时也弥补了无机光电探测器中普遍存在的工艺复杂、设备昂贵等不足。目前，文献报道的具有窄带光探测能力的有机光电探测器，其工作原理主要有两类：一是利用了个别有机材料本身窄的吸收光谱，使其作为活性层，制备出能够获得窄的光谱响应的探测器；二是利用材料对不同波长光的吸收系数不同，通过增加厚度来实现仅仅只吸收有机材料带边附近的光，从而得到窄的光谱响应。但是这两类都有一定的局限性，前者限制了有机材料的种类，只有极少部分的有机材料本身具有窄的吸收，大部分有机材料都拥有着宽的光谱吸收；后者需要一个足够厚的活性层来猝灭不需要被探测的短波长光产生的载流子，但同时，厚的活性层也会让需要被探测的光子产生的载流子无法全部被电极收集，从而限制了探测器的外量子效率和响应度，同时过厚的活性层会使载流子传输距离变长，增加探测器的响应时间。

最近几年，有机-无机杂化的卤化物钙钛矿材料逐渐发展起来，其主要是指CH₃NH₃PbX₃(X＝Cl，Br，I)材料。由于此类钙钛矿材料相比与一般的无极材料和有机材料，具有优秀的半导体性质，如高的光吸收系数、长的激子扩散长度(100～1000nm)、长的载流子寿命、小的激发结合能(～20meV)等，其在光伏和光探测领域得到了广泛研究。此外，钙钛矿材料制备的光探测器能通过调节钙钛矿卤素阴离子的配比来改变材料带隙，从而改变其吸收光谱范围，实现探测光谱范围可调的窄带探测。但是由于其工作原理也是利用材料对不同波长光的吸收系数不同，通过增加厚度来实现仅仅只吸收钙钛矿材料带边附近的光，从而得到窄的光谱响应，所以这限制了对钙钛矿窄带光探测器地进一步性能提升。因此，通过更合理的器件结构设计得到一种能实现窄带探测，且光谱响应可调的光电探测器是有非常意义的。

发明内容

本发明的实施例提供了一种窄带光电探测器及其制备方法，以克服现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种窄带光电探测器，包括：透明基底1、阳极2、阳极修饰层3、钙钛矿光过滤层4、有机给受体平面异质结光吸收层5、阴极修饰层6和阴极7；

所述透明基底1上设置有所述阳极2，所述阳极2上设置有阳极修饰层3，所述阳极修饰层3上设置有所述钙钛矿光过滤层4，所述钙钛矿光过滤层4上设置有所述有机给受体平面异质结光吸收层5，所述有机给受体平面异质结光吸收层5上设置有阴极修饰层6，所述阴极修饰层6上设置有阴极7。

优选地，所述透明基底1为硬质基底或柔性基底，所述的硬质基底为玻璃、二氧化硅或石英，所述的柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺；

所述阳极2为透明阳极，所述透明阳极为氧化铟锡。

优选地，所述阴极7为铝、银或金，厚度为10-30纳米。

优选地，所述钙钛矿光过滤层4为钙钛矿材料，所述钙钛矿材料为ABX₃结构，其中A为阳离子位，B为金属阳离子位，X为卤素阴离子位；

所述阳离子位为铷离子、铯离子、甲胺离子或甲脒离子中一种或多种；所述金属阳离子位为锡离子或铅离子中一种或多种；所述卤素阴离子位为氯离子、溴离子或碘离子中一种或多种；

优选地，所述有机给受体平面异质结光吸收层5包括：有机电子给体材料薄膜和有机电子受体材料薄膜；

所述有机电子给体材料为有机高分子聚合物或有机小分子；所述有机电子受体材料为富勒烯C₆₀、富勒烯衍生物或非富勒烯受体；

所述富勒烯衍生物为[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯或[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯。

一种窄带光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：在透明基底1上制备阳极2；

步骤2：在所述阳极2上制备阳极修饰层3；

步骤3：在所述阳极修饰层3上制备钙钛矿光过滤层4；

步骤4：在所述钙钛矿光过滤层4上制备有机给受体平面异质结光吸收层5；

步骤5：在所述有机给受体平面异质结光吸收层5上制备阴极修饰层6；

步骤6：在所述阴极修饰层6上制备阴极7。

优选地，所述步骤1包括：

将氧化铟锡镀在所述透明基底上1，然后将基底1分别浸泡于基片洗涤剂、去离子水、无水乙醇中，用超声波清洗仪清洗；

清洗干净后用氮气吹干，将干燥的衬底用紫外臭氧处理10-20分钟；

所述透明基底1为硬质基底或柔性基底，所述的硬质基底为玻璃、二氧化硅或石英，所述的柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺；

所述步骤2具体为：

在步骤1制备的阳极上旋涂PEDOT:PSS，旋涂速率为4000转/分，旋涂时间40秒，然后放在120摄氏度的加热台上退火20分钟。

优选地，所述步骤3具体为：

配制浓度为400mg/ml到900mg/ml的钙钛矿溶液，在60℃下加热搅拌12小时，在步骤2制备的阳极修饰层3上旋涂钙钛矿溶液，旋涂速率为2000-5000转/分；

所述钙钛矿光过滤层4为钙钛矿材料，所述钙钛矿材料为ABX₃结构，其中A为阳离子位，B为金属阳离子位，X为卤素阴离子位；所述阳离子位为铷离子、铯离子、甲胺离子或甲脒离子中一种或多种；所述金属阳离子位为锡离子或铅离子中一种或多种；所述卤素阴离子位为氯离子、溴离子或碘离子中一种或多种。

优选地，所述步骤4包括：

将有机高分子聚合物或有机小分子作为电子给体材料，将富勒烯C₆₀及富勒烯衍生物或非富勒烯受体作为电子受体材料；

所述电子给体材料按4-20mg/ml的浓度溶于氯苯中，在步骤3制备的钙钛矿光过滤层4上旋涂电子给体溶液，旋涂速率为1200转/分，干燥之后放入放置有电子受体材料的真空腔中，在电子给体材料上面蒸镀电子受体材料，所述真空腔中的压强低于1×10^-4帕；

加热电子受体材料使其蒸发，蒸发速率为0.1-0.3纳米/秒，蒸镀厚度为15-45纳米。

优选地，所述步骤5包括：

在步骤4制备的有机给受体平面异质结上蒸镀2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)，真空腔中的压强低于1×10^-4帕，加热阴极修饰层(6)使其蒸发，蒸发速率为0.1-0.3纳米/秒，蒸镀厚度为10-15纳米；

所述步骤6包括：

将步骤5中得到的样品放入放置有铝锭、银锭或金锭的真空腔中，所述真空腔中的压强低于1×10^-4帕；加热铝锭、银锭或金锭使其蒸发，蒸发速率为0.4-0.6纳米/秒，蒸镀厚度为80-100纳米。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种窄带光电探测器通过调节钙钛矿的卤素成分比例和选用具有不同吸收光谱的有机材料来实现对不同波段的窄光探测。同时，本发明的产品具有响应时间快、光谱响应可调、容易加工制备等优点，具有重要的应用前景。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种窄带光电探测器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种窄带光电探测器的制备方法流程图；

图3为本发明实施例提供的一种窄带光电探测器在0V偏压下的探测器外量子效率光谱曲线示意图；

图4为本发明实施例提供的一种窄带光电探测器暗电流曲线示意图；

图5为本发明实施例提供的一种窄带光电探测器钙钛矿光过滤层和有机光吸收层的吸收光谱曲线及预期探测范围示意图；

图6为本发明实施例提供的一种窄带光电探测器在0V偏压下的探测器外量子效率光谱曲线示意图。

附图标记

1 透明基底

2 透明阳极

3 阳极修饰层

4 钙钛矿光过滤层

5 有机给受体平面异质结光吸收层

6 阴极修饰层

7 半透明金属阴极

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例1

本发明实施例提供了一种窄带光电探测器，如图1所示，包括：透明基底1、透明阳极2、阳极修饰层3、钙钛矿光过滤层4、有机给受体平面异质结光吸收层5、阴极修饰层6和半透明金属阴极7；

透明基底1上设置有所述透明阳极2，透明阳极2上设置有阳极修饰层3，阳极修饰层3上设置有钙钛矿光过滤层4，钙钛矿光过滤层4上设置有有机给受体平面异质结光吸收层5，有机给受体平面异质结光吸收层5上设置有阴极修饰层6，阴极修饰层6上设置有半透明阴极7。

其中，透明基底1为硬质基底或柔性基底，硬质基底为玻璃、二氧化硅或石英，柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚酰亚胺(PI)；透明阳极2为氧化铟锡；半透明金属阴极7为铝、银、或金，厚度为10-30纳米；钙钛矿光过滤层4为钙钛矿材料，钙钛矿材料为ABX₃结构，其中A为阳离子位，为铷离子、铯离子、甲胺离子或甲脒离子中一种或多种，B为金属阳离子位，为锡离子或铅离子中一种或多种，X为卤素阴离子位，为氯离子、溴离子或碘离子中一种或多种；有机给受体平面异质结光吸收层5包括：有机电子给体材料薄膜和有机电子受体材料薄膜，有机电子给体材料为有机高分子聚合物或有机小分子中；有机电子受体材料为富勒烯C₆₀、富勒烯衍生物或非富勒烯受体，富勒烯衍生物为[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯或[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯。

本发明是针对具有窄带光探测能力的钙钛矿有机光电探测器的使用条件，提出了一种钙钛矿作为光过滤层，有机给受体平面异质结作为光吸收层的光电探测器结构，具体为：钙钛矿材料是优秀的光吸收材料，在其吸收光谱范围内均有很好的光吸收特性，当光先经过钙钛矿光过滤层，处于钙钛矿吸收光谱内的光子均被吸收生成电荷载流子，空穴被阳极收集，但是电子却无法穿过电子迁移率低的有机给体层，从而无法形成回路，器件不能产生电流。而处于有机材料吸收光谱内且不处于钙钛矿吸收光谱内的光子，由于不能被钙钛矿吸收，可以顺利穿过钙钛矿光过滤层，在有机给受体平面异质结种生成激子，并在给受体界面处解离生成电荷载流子，空穴通过空穴迁移率高的有机给体和钙钛矿层被探测器阳极收集，电子通过有机受体被探测器阴极收集，形成回路，从而得到电流响应，这样一种结构可以实现对特定窄波段光的探测，大大减小了活性层的厚度，从而提高光电探测器的性能。

实施例2

本发明实施例提供了一种窄带光电探测器的制备方法，如图2所示，包括如下的处理步骤：

步骤1：在透明基底1上制备透明阳极2，具体为：

将氧化铟锡镀在透明基底上，然后分别浸泡于基片洗涤剂、去离子水、无水乙醇中，用超声波清洗仪清洗；清洗干净后用氮气吹干，将干燥的衬底用紫外臭氧处理10-20分钟。

透明基底为硬质基底或柔性基底，硬质基底为玻璃、二氧化硅或石英，柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺。

通过上述步骤超声清洗可以有效去除基底表面的有机物、杂质等，从而利于形成均匀的钙钛矿有机薄膜；使用氮气吹干，去除基底表面附着的固体颗粒，同样有利于形成高质量的均匀的钙钛矿有机薄膜；此外，通过紫外臭氧处理基底，可提高聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)在基底表面的浸润性，有利于均匀的钙钛矿/有机薄膜的形成。

步骤2：在透明阳极2上制备阳极修饰层3，具体为：

在步骤1制备的透明阳极2上旋涂PEDOT:PSS，旋涂速率为4000转/分，旋涂时间40秒，然后放在120摄氏度的加热台上退火20分钟。

步骤3：在阳极修饰层3上制备钙钛矿光过滤层4，具体为；

配制浓度为400mg/ml到900mg/ml的钙钛矿溶液，在60摄氏度下加热搅拌12小时，在步骤2制备的阳极修饰层上旋涂钙钛矿溶液，旋涂速率为2000-5000转/分。

钙钛矿光过滤层为钙钛矿材料，钙钛矿材料为ABX₃结构，其中A为阳离子位，B为金属阳离子位，X为卤素阴离子位。阳离子位为铷离子、铯离子、甲胺离子或甲脒离子中一种或多种；金属阳离子位为锡离子或铅离子中一种或多种；卤素阴离子位为氯离子、溴离子或碘离子中一种或多种。

步骤4：在所述钙钛矿光过滤层4上制备有机给受体平面异质结光吸收层5，具体为：

将有机高分子聚合物、有机小分子中的一种作为电子给体材料，将富勒烯C60及其衍生物、非富勒烯受体中的一种作为电子受体材料；电子给体材料按4-20mg/ml的浓度溶于氯苯中，在步骤3制备的钙钛矿光过滤层上旋涂电子给体溶液，旋涂速率为1200转/分，干燥之后放入放置有电子受体材料的真空腔中，在电子给体材料上面蒸镀电子受体材料，真空腔中的压强低于1×10^-4帕，加热电子受体材料使其蒸发，蒸发速率为0.1-0.3纳米/秒，蒸镀厚度为15-45纳米。

步骤5：在有机给受体平面异质结光吸收层5上制备阴极修饰层6，具体为：

在步骤4制备的有机给受体平面异质结上蒸镀2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)，真空腔中的压强低于1×10^-4帕，加热阴极修饰层使其蒸发，蒸发速率为0.1-0.3纳米/秒，蒸镀厚度为10-15纳米。

步骤6：在阴极修饰层6上制备阴极7，具体为：

将步骤5中得到的样品放入放置有铝锭、银锭或金锭的真空腔中，所述真空腔中的压强低于1×10^-4帕；加热铝锭、银锭或金锭使其蒸发，蒸发速率为0.4-0.6纳米/秒，蒸镀厚度为80-100纳米。

实施例3

本发明实施例提供了一种窄带光电探测器的制备方法，如图2所示，包括如下的处理步骤：

步骤1：在玻璃基底制备透明阳极ITO，然后使用基片洗涤剂、去离子水、无水乙醇将其分别超声清洗30分钟，然后使用高纯气体吹干，然后再紫外-臭氧处理15分钟。

步骤2：在步骤1中处理完毕的镀有ITO的玻璃衬底上旋涂PEDOT:PSS，旋涂速率为4000转/分，旋涂时间40秒，然后放在120摄氏度的加热台上退火20分钟，去除PEDOT:PSS薄膜中的水分。

步骤3：将CH₃NH₃I:PbI₂:PbBr₂按摩尔比2:1:1溶于γ-丁内酯(GBL):二甲基亚砜(DMSO)按体积比7:3的混合溶液中，其中，CH₃NH₃I、PbI₂、PbBr₂的浓度分别为1.4摩尔/升、0.7摩尔/升、0.7摩尔/升，加热搅拌，其中加热温度为60摄氏度，搅拌时间为12小时，得到802毫克/毫升的CH₃NH₃PbI₂Br₁前驱体溶液。将ITO/PEDOT:PSS衬底放置好，滴上50微升的前驱体溶液，旋涂工艺为前20秒1500rpm的转速加上后40秒4000rpm的转速，在后40秒的第20秒滴加400微升反溶剂氯苯溶液。旋涂结束后，将湿膜在100度下，退火5分钟，得到CH₃NH₃PbI₂Br₁光过滤层。

步骤4：将有机高分子聚合物聚[[4,8-二[(2-乙基己基)氧代]苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩-2,6-二基][3-氟-2-[(2-乙基己基)羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基]](PTB7)溶于氯苯当中，常温搅拌12小时，制备成8毫克/毫升的溶液，取80微升，以1200rpm的转速旋涂在CH₃NH₃PbI₂Br₁光过滤层上，得到电子给体层。再将：将样品放入真空腔中，对真空腔进行抽真空，使真空腔中压强低于1×10^-4帕。加热富勒烯C₆₀，使其蒸发，蒸发速率为0.2纳米/秒，蒸发厚度为40纳米，得到电子受体层。

步骤5：在压强低于1×10^-4帕的真空腔中蒸镀阴极修饰层BCP，蒸发速率为0.2纳米/秒，蒸镀厚度为12纳米。

步骤6：在压强低于1×10^-4帕的真空腔中蒸镀银锭，蒸发速率为0.5纳米/秒，蒸镀厚度为100纳米。

通过上述步骤，即可制备得到一种具有窄带光探测能力的CH₃NH₃PbI₂Br₁/PTB7光电探测器，该光电探测器的结构示意图、制备方法流程图、在0V偏压下的探测器外量子效率光谱曲线、探测器的暗电流曲线分别如图1、图2、图3、图4所示。

通过上述方法制得的本实施例的CH₃NH₃PbI₂Br₁/PTB7窄带光电探测器，其在700nm处产生一个窄带响应，响应的半高全宽为50纳米，外量子效率为11.23％，在0V的偏压下，探测器的暗电流密度为9.7×10^-7毫安/平方厘米，对应的探测率为1.14×10¹¹琼斯。

实施例4

在实施例3的基础上，钙钛矿光过滤层4的钙钛矿材料选用CH₃NH₃PbI_1.6Br_1.4，具体准备过程为：将CH₃NH₃I:PbI₂:PbBr₂按摩尔比10:3:7溶于γ-丁内酯(GBL):二甲基亚砜(DMSO)按体积比7:3的混合溶液中，其中，CH₃NH₃I、PbI₂、PbBr₂的浓度分别为1.4摩尔/升、0.42摩尔/升、0.98摩尔/升，加热搅拌，其中加热温度为60度，搅拌时间为12小时，得到776毫克/毫升的CH₃NH₃PbI₂Br₁前驱体溶液。通过上述步骤，即可制备得到一种具有窄带光探测能力的CH₃NH₃PbI_1.6Br_1.4/PTB7光电探测器，该光电探测器的探测器钙钛矿光过滤层和有机光吸收层的吸收光谱曲线及预期探测范围如图5所示。制成的CH₃NH₃PbI_1.6Br_1.4/PTB7窄带光电探测器在680纳米产生一个窄带响应，响应的半高全宽为71纳米，外量子效率为15.8％，如图6所示。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，例如钙钛矿光过滤层的制备可以有多种选择，可以通过钙钛矿的离子元素来获得不同带隙的钙钛矿；有机给受体平面异质结光吸收层的制备同样也可以有多种选择，有机电子给体材料可以为有机高分子聚合物、有机小分子中的一种，有机电子受体材料为富勒烯C₆₀及其衍生物、非富勒烯受体中的一种，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

综上所述，本发明实施例提供的一种窄带光电探测器具有以下优点：

1.本发明光过滤层采用的是钙钛矿材料，其具有优秀的光电性能，如直接带隙且带隙可调、吸收系数大、激子扩散长度较长、载流子寿命较长。光吸收层采用的是有着较高空穴迁移率及良好稳定性的有机材料，并且钙钛矿与有机材料能级匹配良好，形成完美的载流子传输通道。

2.本发明较单纯的钙钛矿或有机窄带光电探测器，其性能得到了很大的提升，并且用来实现窄带探测的物理机制是属于首次提出。即通过巧妙利用钙钛矿材料优异的载流子传输特性和有机聚合物材料高的空穴迁移率和低的电子迁移率这些特性相结合，实现了对特定波长光的探测。同时，通过调节钙钛矿光过滤层中钙钛矿材料的卤素成分比例和选用具有不同吸收光谱的有机材料作为有机给受体平面异质结光吸收层可以实现对不同窄波段的光进行探测。另外，由于钙钛矿与有机材料相结合的结构，器件在空气中的使用寿命也得到了显著的提高，且器件厚度小，响应时间快。

3.本发明较传统的无机窄带光电探测器，其器件制备拥有可低温制备、溶液可旋涂等优势，且可利用钙钛矿和有机材料优良的机械性能并运用到柔性器件，大大扩展了其应用领域，特别是便携式设备。

总体来说，本发明实施例提供的一种窄带光电探测器具有性能优秀、探测波段可调、空气稳定性高以及柔韧性良好的显著特点，大大改善了窄带光电探测器的光探测性能和使用寿命，扩宽了其在柔性器件这一领域的运用，对提高钙钛矿基、有机基光电探测器实用化具有重要意义。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种窄带光电探测器，其特征在于，包括：透明基底(1)、阳极(2)、阳极修饰层(3)、钙钛矿光过滤层(4)、有机给受体平面异质结光吸收层(5)、阴极修饰层(6)和阴极(7)；

所述透明基底(1)上设置有所述阳极(2)，所述阳极(2)上设置有阳极修饰层(3)，所述阳极修饰层(3)上设置有所述钙钛矿光过滤层(4)，所述钙钛矿光过滤层(4)上设置有所述有机给受体平面异质结光吸收层(5)，所述有机给受体平面异质结光吸收层(5)上设置有阴极修饰层(6)，所述阴极修饰层(6)上设置有阴极(7)；

所述窄带光电探测器的响应光谱处于有机材料吸收光谱内且不处于钙钛矿吸收光谱内；

其中，所述有机给受体平面异质结光吸收层(5)包括：有机电子给体材料薄膜和有机电子受体材料薄膜，具体地：在钙钛矿光过滤层(4)上旋涂电子给体溶液形成有机电子给体材料薄膜，在电子给体材料上面蒸镀电子受体材料形成有机电子受体材料薄膜。

2.根据权利要求1所述光电探测器，其特征在于，所述透明基底(1)为硬质基底或柔性基底，所述的硬质基底为玻璃、二氧化硅或石英，所述的柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺；

所述阳极(2)为透明阳极，所述透明阳极为氧化铟锡。

3.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述阴极(7)为铝、银或金，厚度为10-30纳米。

4.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述钙钛矿光过滤层(4)为钙钛矿材料，所述钙钛矿材料为ABX₃结构，其中A为阳离子位，B为金属阳离子位，X为卤素阴离子位；

所述阳离子位为铷离子、铯离子、甲胺离子或甲脒离子中一种或多种；所述金属阳离子位为锡离子或铅离子中一种或多种；所述卤素阴离子位为氯离子、溴离子或碘离子中一种或多种。

5.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，

所述有机电子给体材料为有机高分子聚合物或有机小分子；所述有机电子受体材料为富勒烯C₆₀、富勒烯衍生物或非富勒烯受体；

所述富勒烯衍生物为[6,6]-苯基C61-丁酸甲酯或[6,6]-苯基C71-丁酸甲酯。

6.一种窄带光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在透明基底(1)上制备阳极(2)；

步骤2：在所述阳极(2)上制备阳极修饰层(3)；

步骤3：在所述阳极修饰层(3)上制备钙钛矿光过滤层(4)；

步骤4：在所述钙钛矿光过滤层(4)上制备有机给受体平面异质结光吸收层(5)，包括：将有机高分子聚合物或有机小分子作为电子给体材料，将富勒烯C₆₀及富勒烯衍生物或非富勒烯受体作为电子受体材料；所述电子给体材料按4-20mg/ml的浓度溶于氯苯中，在步骤3制备的钙钛矿光过滤层(4)上旋涂电子给体溶液，旋涂速率为1200转/分，干燥之后放入放置有电子受体材料的真空腔中，在电子给体材料上面蒸镀电子受体材料，所述真空腔中的压强低于1×10^-4帕；加热电子受体材料使其蒸发，蒸发速率为0.1-0.3纳米/秒，蒸镀厚度为15-45纳米；

步骤5：在所述有机给受体平面异质结光吸收层(5)上制备阴极修饰层(6)；

步骤6：在所述阴极修饰层(6)上制备阴极(7)；

其中，所述窄带光电探测器的响应光谱处于有机材料吸收光谱内且不处于钙钛矿吸收光谱内。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：

将氧化铟锡镀在所述透明基底(1)上，然后将基底(1)分别浸泡于基片洗涤剂、去离子水、无水乙醇中，用超声波清洗仪清洗；

清洗干净后用氮气吹干，将干燥的衬底用紫外臭氧处理10-20分钟；

所述透明基底(1)为硬质基底或柔性基底，所述的硬质基底为玻璃、二氧化硅或石英，所述的柔性基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺；

所述步骤2具体为：

在步骤1制备的阳极上旋涂PEDOT:PSS，旋涂速率为4000转/分，旋涂时间40秒，然后放在120摄氏度的加热台上退火20分钟。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

配制浓度为400mg/ml到900mg/ml的钙钛矿溶液，在60℃下加热搅拌12小时，在步骤2制备的阳极修饰层(3)上旋涂钙钛矿溶液，旋涂速率为2000-5000转/分；

所述钙钛矿光过滤层(4)为钙钛矿材料，所述钙钛矿材料为ABX₃结构，其中A为阳离子位，B为金属阳离子位，X为卤素阴离子位；所述阳离子位为铷离子、铯离子、甲胺离子或甲脒离子中一种或多种；所述金属阳离子位为锡离子或铅离子中一种或多种；所述卤素阴离子位为氯离子、溴离子或碘离子中一种或多种。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5包括：

在步骤4制备的有机给受体平面异质结上蒸镀2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)，真空腔中的压强低于1×10^-4帕，加热阴极修饰层(6)使其蒸发，蒸发速率为0.1-0.3纳米/秒，蒸镀厚度为10-15纳米；

所述步骤6包括：

将步骤5中得到的样品放入放置有铝锭、银锭或金锭的真空腔中，所述真空腔中的压强低于1×10^-4帕；加热铝锭、银锭或金锭使其蒸发，蒸发速率为0.4-0.6纳米/秒，蒸镀厚度为80-100纳米。

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