基于Bi3.25La0.75Ti3O12和CsPbBr3薄膜的柔性电子器件研究

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随着可穿戴设备的逐渐兴起,柔性电子器件成为了未来电子器件的发展方向。而ABX3型的钙钛矿材料在许多领域中都占据了极为重要的地位或表现出强大的应用潜力。本文总结归纳了6种制备钙钛矿柔性电子器件的方法,在本文中主要运用了其中两种:在有机柔性衬底上直接制备电子器件以及在硬质氟晶云母衬底上制备电子器件后将云母衬底减薄至柔性。在本文中,对两种著名的无机钙钛矿材料:Bi3.25La0.75Ti3O12和CsPbBr3进行了深入研究。Bi3.25La0.75Ti3O12材料具有高剩余极化,低工作电压等优点,满足铁电存储器的性能要求。其本身为一种半透明材料,通过筛选衬底,电极材料,最终制备了柔性透明的Mica/Ag-ITO/BLT/ITO结构的铁电存储器原型器件。在可见光波段,器件整体具有70%-80%的透光率,能够经受超过10000次弯曲半径为2.2 mm的弯折而不影响性能。并在连续读写测试中经过约10~7次读写后由于上电极发热过高而烧焦,而在测试中插入休息时间辅助散热后,能够很好的解决这一问题。还对其信息保存寿命进行了研究,发现这一器件有望在断电情况下保存数据超过10年。CsPbBr3材料具有高载流子迁移率,超高量子效率等优点,在发光与光电探测领域具有光明的应用前景。通过旋涂法和脉冲激光沉积法制备了一种具有[100]取向的CsPbBr3薄膜,并以此为基础制备了柔性PI/Au/CsPbBr3/Au光探测器原型器件。由于在极小的区域里可以将元器件看作是单晶,这样避免了多晶CsPbBr3薄膜陷阱态密度较高导致响应度较小的问题;又因为薄膜只有数百纳米厚度,避免了大尺寸的单晶CsPbBr3光电探测器响应速度慢的缺点。制备的PI/Au/CsPbBr3/Au光探测器原型器件具有高达10~6的开关比,并且具有无需外加偏置电压即可正常工作的优点。探测范围大,可以探测到1μW/cm~2的极弱光,并且在不到0.5 ms的时间内产生响应。还对该器件在弯曲条件下的光电性能进行了测试,发现其具有相当出色的柔性。总之,在对柔性电子器件中钙钛矿薄膜的制备方法进行深入研究后,选择Bi3.25La0.75Ti3O12材料制备了柔性透明的铁电存储器原型器件,使用CsPbBr3材料制备了柔性光探测器原型器件,为钙钛矿薄膜应用于柔性电子器件领域做出了一定的贡献。
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