鈣鈦礦單晶制備及其光電探測(cè)器特性研究.pdf

1、有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦材料以其載流子擴(kuò)散長度長、遷移率高、禁帶寬度合適、消光系數(shù)大、物理缺陷良性和成本低廉等特性被廣泛關(guān)注。然而，大部分的研究應(yīng)用主要集中于有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦的多晶薄膜或納米線，多晶形態(tài)中存在很多晶界，而晶界是缺陷和離子遷移的根源，原因是在晶界內(nèi)離子遷移的能壘較低。而鈣鈦礦單晶（PSC）內(nèi)部沒有晶界，缺陷少，而且在穩(wěn)定性和光電特性上具有潛在優(yōu)勢(shì)，因此基于PSC的光電探測(cè)器在性能上優(yōu)于薄膜探測(cè)。因而在鈣鈦礦的研究方面，PS

2、C成為一個(gè)新的熱點(diǎn)。
　　本論文的主要內(nèi)容是在導(dǎo)電基底 FTO/TiO2上長 PSC，并將其組裝成光伏型光電探測(cè)器。首先利用反溶劑法生長PSC塊體，并將其用于窄頻帶探測(cè)器，原因是利用反溶劑法制備的單晶有部分溶液殘留于界面，需要進(jìn)行干燥處理后再組裝探測(cè)器，這樣不免引入界面缺陷，導(dǎo)致器件的整流特性不明顯。并且，由缺陷引起的表面載流子復(fù)合使器件在短波長范圍內(nèi)沒有響應(yīng)，即實(shí)現(xiàn)窄頻帶探測(cè)。
　　為了進(jìn)一步提高器件性能，我們發(fā)明了一種通

3、過控制溶液液面來生長鈣鈦礦單晶薄片的新方法。通過嚴(yán)格控制溶液液面的高低，使晶體在基底上沿二維方向生長，進(jìn)而長成單晶薄片。采用這種工藝用時(shí)較少，而且節(jié)省原料，成本較低。而且該工藝生長的PSC一步即可進(jìn)行探測(cè)器組裝，無需進(jìn)行晶體干燥處理，界面缺陷較低。通過這種方法，我們生長出三種PSC片：MAPbCl3、MAPbBr3、MAPbI3，其厚度可控在200μm之內(nèi)，尺寸為2 mm×2 mm。單晶片可以用來制備高性能的探測(cè)器，該器件具有好的熱穩(wěn)定

4、性和933 mA/W的高開關(guān)比，比探測(cè)率高達(dá)4.0×1011 Jones。
　　接著，我們致力于將可將光電探測(cè)拓展為紅外或者近紅外光電探測(cè)。硫化鉛（PbS）量子點(diǎn)的禁帶寬度在0.4 eV-2.0 eV間可調(diào)，對(duì)應(yīng)的吸收波段在600-3000 nm；若引進(jìn)鈣鈦礦單晶并實(shí)現(xiàn)電荷有效分離，即可實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦材料的紅外探測(cè)。于是，將吸收峰在890 nm的PbS量子點(diǎn)與鈣鈦礦MAPbBr3溶液共混，成功制備出高質(zhì)量的混有PbS量子點(diǎn)的MAPbB