【摘 要】
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紫外光电探测器因具有在民用与军事领域上的巨大应用前景而备受研究人员的关注。宽带隙无机物——尤其是可使用低成本简单工艺制备的氧化锌(Zn O)——是制作紫外光电探测器的理想半导体材料。但由于p型Zn O材料不稳定,基于Zn O同质结的紫外光电探测器较少被报道。而将Zn O和有机半导体复合使用,为解决p型Zn O材料不稳定的问题提供了一种替代性方案。但是有机半导体较低的载流子迁移率,一定程度上限制了器
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紫外光电探测器因具有在民用与军事领域上的巨大应用前景而备受研究人员的关注。宽带隙无机物——尤其是可使用低成本简单工艺制备的氧化锌(Zn O)——是制作紫外光电探测器的理想半导体材料。但由于p型Zn O材料不稳定,基于Zn O同质结的紫外光电探测器较少被报道。而将Zn O和有机半导体复合使用,为解决p型Zn O材料不稳定的问题提供了一种替代性方案。但是有机半导体较低的载流子迁移率,一定程度上限制了器件性能的提高。金属卤化物钙钛矿材料具有带隙可调、载流子迁移率较高等优异的光电性能,被广泛应用于制作高性能的光电器件。其中氯化物钙钛矿具有合适的带隙宽度,可用于紫外光电探测器。但是有关基于稳定性更好的全无机钙钛矿的器件的报道相对较少,这是由于全无机钙钛矿前驱体在常规有机溶剂中溶解度较低,难以通过成熟的溶液法来制备,阻碍了它在紫外光电探测器上的应用。针对上述问题,本文以提高基于ZnO与有机半导体复合层的紫外光电探测器的器件性能为出发点,研究宽带隙全无机钙钛矿材料的制备工艺及其在紫外光电探测器方面的应用,进行了以下探索:其一,通过过饱和溶液再结晶方法制备CH3NH3PbCl3钙钛矿量子点,并将其掺杂到聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)聚合物导电薄膜中。研究表明,向PTAA中加入适量钙钛矿量子点,可在不影响器件暗电流密度的情况下提高光电流密度,并提升器件的响应度和比探测度。此外,CH3NH3PbCl3量子点的引入可提高PTAA薄膜的空穴载流子迁移率,更有利于电荷的传输和抽取,进而提升紫外探测器的光电性能。其二,尝试将全无机钙钛矿用作紫外光电探测器的光吸收层,使用热蒸发方式制备Cs PbCl3薄膜。研究表明,在随着对Cs PbCl3薄膜退火温度的增加,薄膜的晶粒增大、结晶性变好,并且紫外光电探测器的外量子效率从不足5%上升至20%左右。而使用较高温度对Cs PbCl3钙钛矿薄膜退火处理后,Zn O薄膜中的醋酸根离子减少,使可抑制钙钛矿薄膜中缺陷的相互作用减弱,导致紫外光电探测器性能下降。这一研究为制作基于宽带隙全无机钙钛矿(如Cs PbCl3)薄膜的光电器件奠定了一定基础。
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