基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法

本发明涉及钙钛矿光电探测器领域，尤其涉及一种基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法。

背景技术：

1、带通光探测器在成像系统、光通信、比色分析和生物医学分析具有广阔的应用前景。无外置滤光片型带通光探测器(filterless bandpass photodetector)是将滤光层与吸光层直接堆叠并集成到同一探测器内而形成带通光探测。因其结构紧凑、可集成、光耦合简化、加工成本低等优点，无外置滤光片型带通光探测器逐渐受到广泛关注。对于有机半导体，由于分子堆积具有随机性，有机分子间的π电子、分子偶极矩相互作用对分子吸收谱存在调制作用。因此，有机薄膜的吸收谱通常不存在一个精确的吸收边，其吸收边宽度可达几十纳米。利用有机半导体作为滤光层/吸光层，其模糊的吸收边将导致无外置滤光片型带通光探测器的响应谱边缘增宽，形成响应波长范围上的串扰。无机半导体表面容易形成大量悬挂键，且不同无机半导体之间容易存在晶格不匹配问题，基于无机半导体的无外置滤光片型带通光探测器往往存在加工兼容性差和界面缺陷密度高的问题，不利于低成本、高质量器件的开发。目前的有机-无机杂化钙钛矿，例如基于3d/3d钙钛矿异质结的窄带光电探测器，制备工艺较为复杂，其两材料相界面的晶格不匹配会引发数百微米厚的界面缓变层，且两材料相之间容易发生离子互扩散，降低器件稳定性。

2、在实现本发明过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：

3、现有技术制造的无外置滤光片带通光电探测器设计复杂、加工困难，界面缺陷高，以及光谱串扰较大。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，也是一种基于层状/三维钙钛矿异质结的低光谱串扰的无外置滤光片带通光电探测器制备方法，解决了现有技术制造的带通光电探测器设计复杂、加工困难，界面缺陷高，以及光谱串扰较大等问题。

2、为达上述目的，一方面，本发明实施例提供一种基于钙钛矿异质结的无外置滤光片带通光电探测器制备方法，包括：

3、根据预设响应波长范围，确定光活性层材料和光活性层的厚度，并使用所述光活性层材料制备光活性层，以使所述光活性层材料的禁带宽度小于预设激发光的光子能量，以及使所述光活性层接收到激发光时产生相应的响应电信号；

4、根据预设响应波长范围，确定光过滤层材料和光过滤层的厚度，并使用所述光过滤层材料，在所述光活性层的上表面制备光过滤层，以使所述光过滤层材料的禁带宽度小于预设干扰光的光子能量，所述光过滤层材料的禁带宽度大于所述激发光的光子能量，以使所述光过滤层过滤所述干扰光，使所述干扰光无法到达所述光活性层；

5、在所述光过滤层之上设置第一电极层；

6、在所述光活性层之下设置第二电极层；

7、其中，所述干扰光是波长小于所述响应波长范围的下限值的光；所述激发光是波长在所述响应波长范围内的光。

8、上述技术方案具有如下有益效果：通过确定光活性层材料和光过滤层材料，并制备光活性层和光过滤层，使光过滤层对小于响应波长范围的下限值的短波长的非目标光或干扰光进行有效过滤，同时，使光活性层材料对响应波长范围内的激发光进行有效吸收，从而降低光谱串扰；设置于光活性层上的光过滤层在起到滤除干扰光的作用外，同时解决了光活性层界面缺陷高的问题，降低了整体的加工难度；无外置滤光片则降低了探测器的复杂性，有利于降低整体制造工艺的复杂性。

技术特征：

1.一种基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，其特征在于，所述光活性层材料为三维钙钛矿；所述光过滤层材料为低维钙钛矿。

3.如权利要求1所述的基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，其特征在于，所述光过滤层的厚度大于或等于2微米。

4.如权利要求2所述的基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，其特征在于：

5.如权利要求2所述的基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，其特征在于：

6.如权利要求4或5所述的基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，其特征在于，所述光活性层和所述光过滤层的制备工艺包括：溶液法、熔体法、气相法、固相法、或固相转移法。

7.如权利要求1所述的基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，其特征在于，所述第一电极层的材料包括：金属、氧化锡、氧化铟锡、掺氟氧化锡、氧化锌、铝掺杂氧化锌、氧化铟镓、氧化铟镓锌、石墨烯、碳纳米管、导电聚合物、银纳米线、金属网格；

8.如权利要求1所述的基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层的材料为金属金，所述光活性层材料为mapbbr3，所述光过滤层材料为ea2pbbr4，所述方法包括：

9.如权利要求1所述的基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，其特征在于，所述方法包括：

10.如权利要求1所述的基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层的材料为金属金，所述光活性层材料为mapbi3，所述光过滤层材料为hpa2pbi4，所述方法包括：

技术总结本发明实施例提供一种基于钙钛矿异质结无外置滤光片带通光电探测器制备方法，包括：根据预设响应波长范围，确定光活性层材料和光活性层的厚度，并使用光活性层材料制备光活性层，以使光活性层材料的禁带宽度小于预设激发光的光子能量，以及使光活性层接收到激发光时产生相应的响应电信号；根据预设响应波长范围，确定光过滤层材料和光过滤层的厚度，并使用光过滤层材料，在光活性层的上表面制备光过滤层，以使光过滤层材料的禁带宽度小于预设干扰光的光子能量，光过滤层材料的禁带宽度大于激发光的光子能量，以使光过滤层过滤干扰光，使干扰光无法到达光活性层；在光过滤层之上设置第一电极层；在光活性层之下设置第二电极层。技术研发人员：蔺云,陈逸夫,彭欣欣,袁永波受保护的技术使用者：中南大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18