一种光电探测器及其制造方法技术

本发明专利技术实例公开了一种光电探测器及其制造方法，该系统的原理：将有机聚合物与钙钛矿巧妙的结合，将光电探测与LED创新性的集成，系统受到不同波段光照射时，光电探测层将其吸收并产生电子空穴对，空穴注入到钙钛矿量子点发光层驱使其发光。由于不同波段的光被吸收产生的空穴数量不同，被激发的钙钛矿量子点不同，因此发光的波段也不同。此方法所提出的光电探测与显示集成系统，具有小体积的优势，对日后光电探测与显示的集成有重要的推广与实际意义。

A Photoelectric Detector and Its Manufacturing Method

The example of the invention discloses a photoelectric detector and its manufacturing method. The principle of the system is: ingenious combination of organic polymer and perovskite, innovative integration of photoelectric detection and LED. When the system is illuminated by different bands of light, the photoelectric detection layer absorbs and generates electron hole pairs, and the hole is injected into the perovskite quantum dot luminescent layer to drive it to emit light. \u7531\u4e8e\u4e0d\u540c\u6ce2\u6bb5\u7684\u5149\u88ab\u5438\u6536\u4ea7\u751f\u7684\u7a7a\u7a74\u6570\u91cf\u4e0d\u540c\uff0c\u88ab\u6fc0\u53d1\u7684\u9499\u949b\u77ff\u91cf\u5b50\u70b9\u4e0d\u540c\uff0c\u56e0\u6b64\u53d1\u5149\u7684\u6ce2\u6bb5\u4e5f\u4e0d\u540c\u3002 The integrated photoelectric detection and display system proposed by this method has the advantage of small volume, and has important promotion and practical significance for the integration of photoelectric detection and display in the future.

【技术实现步骤摘要】
一种光电探测器及其制造方法
本专利技术涉及光电探测领域，尤其是涉及一种能够探测紫外-可见-近红外的光电探测器及其制造方法。
技术介绍
随着光电技术的发展，光电探测器和光电成像已经成为工业、生物医疗传感以及军事和民用领域必不可少的工具。近年来，由于有机-无机杂化钙钛矿材料由于其直接带隙、高的载流子迁移率、大的载流子扩散长度和高的吸收系数而具有优异的光电性质，其在光伏、光电探测、LED发光等领域受到了广泛的关注。常用的钙钛矿材料包括有机-无机杂化的ABX3（A=MA、FA、Cs，B=Pb、Sn，X=Cl、Br、I），基于该类材料光电探测性能优异，但其波段通常无法覆盖较宽的范围，尤其是近红外的波段难以被钙钛矿材料有效吸收并探测。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例中，提供了一种制造光电探测器的方法，其特征在于，包括：获取ITO衬底；用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗ITO衬底，清洗完成后，在干燥箱中干燥；将PEDOT水溶液以4000rpm的转速旋涂于ITO衬底上，并在140℃下退火20分钟，从而在所述ITO衬底上形成PEDOT层；将MAI、PbI2和PbCl2溶解在体积比为2：1的无水DMF与DMSO混合溶液中，获得MAPbIXCl3-X钙钛矿溶液；将能够吸收近红外波段的有机聚合物溶解于体积比为2：1的无水DMF与DMSO混合溶液中，获得有机聚合物溶液；将所述MAPbIXCl3-X钙钛矿溶液和所述有机聚合物溶液以体积比1：2混合，并搅拌一小时，获得第一混合溶液；将所述第一混合溶液以4000rpm的转速旋涂至所述PEDOT层上，并进行退火处理，形成复合薄膜；将能够发出多种不同颜色光的钙钛矿量子点溶解于己烷或辛烷中，旋涂于所述复合薄膜上，并进行退火处理，形成LED发光层；在所述LED发光层上通过热蒸发沉积形成TPBi层；在所述TPBi层上通过热蒸发沉积形成LiF/Al层。一个实施例中，用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗所述ITO衬底15分钟。一个实施例中，所述复合薄膜能够吸收紫外-可见-近红外波段中不同波段的光，并且所述复合薄膜吸收不同波段的光产生不同的空穴。一个实施例中，所述LED发光层被不同的空穴激发时发出不同颜色的光。一个实施例中，所述复合薄膜能够吸收不同波段的光产生不同的空穴，产生的该不同的空穴注入所述LED发光层，激发所述LED发光层中的不同量子点，使所述LED发光层发出不同颜色的光。一个实施例中，所述LED发光层包括蓝光钙钛矿量子点、红光钙钛矿量子点和绿光钙钛矿量子点。一个实施例中，当所述复合薄膜吸收紫外光时，所述复合薄膜产生能够激发蓝光钙钛矿量子点的空穴注入所述LED发光层中激发所述LED发光层中的所述蓝光钙钛矿量子点，使得所述LED发光层发出蓝光。一个实施例中，当所述复合薄膜吸收可见光时，所述复合薄膜产生能够激发蓝光钙钛矿量子点、红光钙钛矿量子点和绿光钙钛矿量子点的空穴注入所述LED发光层中同时激发所述蓝光钙钛矿量子点、所述红光钙钛矿量子点和所述绿光钙钛矿量子点，使得所述LED发光层发出白光。一个实施例中，当所述复合薄膜吸收可见光时，所述复合薄膜产生能够激发红光钙钛矿量子点的空穴注入所述LED发光层中激发所述LED发光层中的所述红光钙钛矿量子点，使得所述LED发光层发出红光。一个实施例中，提供了一种光电探测器，其特征在于，包括：ITO衬底；PEDOT层，所述PEDOT层形成在所述ITO衬底上；复合薄膜，所述复合薄膜形成在所述PEDOT层上，并且包括MAPbIXCl3-X钙钛矿和能够吸收近红外波段的有机聚合物，所述复合薄膜能够吸收紫外-可见-近红外波段中不同波段的光，并且所述复合薄膜吸收不同波段的光产生不同的空穴；LED发光层，所述LED发光层包括能够发出多种不同颜色光的钙钛矿量子点，其中所述复合薄膜吸收不同波段的光所产生的不同的空穴能够注入所述LED发光层并激发所述LED发光层中的不同量子点，使所述LED发光层发出不同颜色的光；TPBi层，所述TPBi层形成在所述LED发光层上；LiF/Al层，所述LiF/Al层形成在所述TPBi层上。本专利技术的实施例中，有机聚合物和钙钛矿材料的复合薄膜作为光电探测层与LED器件的空穴注入层，能够发出不同波长可见光的钙钛矿量子点混合作为发光层。当给LED器件施加固定偏压时，紫外、可见或近红外波段的光从ITO照射被复合薄膜探测并吸收，复合薄膜吸收不同波段的光产生的空穴不同，因此给予发光层的空穴也不同，从而使发光层中不同的钙钛矿量子点被激发发光。通过调整混合的钙钛矿量子点，最终达到吸收不同波段的光，LED发出不同波长的光与之对应，达到光电探测与显示的效果。本专利技术所提出的基于钙钛矿的小体积光电探测与显示集成系统，对未来探测与显示的结合应用有着重要的意义。附图说明图1为本专利技术一个实施例的光电探测器的示意图。具体实施方式为了更加清楚的说明本专利技术的技术方案，下面结合附图1，对实施方案进一步详解。如图1中结构示意图所示。本专利技术方案中，可使用ITO作为衬底。其次制备基于钙钛矿的光电探测与显示集成系统，具体步骤如下：步骤1：用丙酮，乙醇，去离子水超声清洗ITO衬底，每一步15分钟，清洗完成后，在干燥箱中干燥。步骤2：将PEDOT水溶液以4000rpm的转速旋涂于ITO衬底上，140℃退火20min。步骤2：获取MAPbIXCl3-X钙钛矿溶液。将MAI，PbI2，PbCl2以一定比例混合溶解在体积比为2：1的无水DMF与DMSO混合溶液中。步骤3：将能够吸收近红外波段的有机聚合物同样溶解于体积比为2：1的无水DMF与DMSO混合溶液中。步骤4：待钙钛矿前躯体与有机聚合物溶液充分溶解后，将两种溶液以体积比1：2混合，搅拌1h。步骤5：将上述混合溶液以4000rpm的转速旋涂至ITO上，退火加热得到复合薄膜。步骤6：将不同发光波段钙钛矿量子点（例如，蓝光钙钛矿量子点、红光钙钛矿量子点和绿光钙钛矿量子点）以一定比例溶解于己烷或辛烷中，旋涂于复合薄膜上并退火加热，得到LED发光层。步骤7：TPBi，LiF，Al层通过热蒸发的方式依次沉积在发光层上。实例一：一定偏压下，用紫外波段的光照射制备好的集成系统，复合薄膜吸收紫外光并产生空穴，注入到LED发光层中，蓝光钙钛矿量子点被激发，LED发出蓝光。实例二：一定偏压下，用可见波段的光照射制备好的集成系统，复合薄膜吸收可见光并产生空穴，注入到LED发光层中，红光，绿光，蓝光钙钛矿量子点同时被激发，LED发出白光。实例三：一定偏压下，用近红外波段的光照射制备好的集成系统，复合薄膜吸收近红外光并产生空穴，注入到LED发光层中，红光钙钛矿量子点被激发，LED发出红光。本专利技术的实施例的光电探测器中，有机聚合物却能够在近红外波段进行有效的吸收，因此将有机聚合物与钙钛矿材料结合的复合薄膜能够实现在紫外-可见-近红外的宽波段进行探测。同时，通过调控钙钛矿量子点的卤素元素，可以调控钙钛矿量子点LED的发光波段，得到所需要的蓝光、绿光、红光，以及白光LED。将上述复合薄膜与钙钛矿量子点LED发光相结合，有机聚合物和钙钛矿材料的复合薄膜作为光电探测层与LED器件的空穴注入层，能够发出不同波长可见光的钙钛矿量子点混合作为发光层。当给LED器件施加固定偏压时，紫外、可见或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造光电探测器的方法，其特征在于，包括：获取ITO衬底；用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗ITO衬底，清洗完成后，在干燥箱中干燥；将PEDOT水溶液以4000rpm的转速旋涂于ITO衬底上，并在140℃下退火20分钟，从而在所述ITO衬底上形成PEDOT层；将MAI、PbI2和PbCl2溶解在体积比为2：1的无水DMF与DMSO混合溶液中，获得MAPbIXCl3‑X钙钛矿溶液；将能够吸收近红外波段的有机聚合物溶解于体积比为2：1的无水DMF与DMSO混合溶液中，获得有机聚合物溶液；将所述MAPbIXCl3‑X钙钛矿溶液和所述有机聚合物溶液以体积比1：2混合，并搅拌一小时，获得第一混合溶液；将所述第一混合溶液以4000rpm的转速旋涂至所述PEDOT层上，并进行退火处理，形成复合薄膜；将能够发出多种不同颜色光的钙钛矿量子点溶解于己烷或辛烷中，旋涂于所述复合薄膜上，并进行退火处理，形成LED发光层；在所述LED发光层上通过热蒸发沉积形成TPBi层；在所述TPBi层上通过热蒸发沉积形成LiF/Al层。

【技术特征摘要】
1.一种制造光电探测器的方法，其特征在于，包括：获取ITO衬底；用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗ITO衬底，清洗完成后，在干燥箱中干燥；将PEDOT水溶液以4000rpm的转速旋涂于ITO衬底上，并在140℃下退火20分钟，从而在所述ITO衬底上形成PEDOT层；将MAI、PbI2和PbCl2溶解在体积比为2：1的无水DMF与DMSO混合溶液中，获得MAPbIXCl3-X钙钛矿溶液；将能够吸收近红外波段的有机聚合物溶解于体积比为2：1的无水DMF与DMSO混合溶液中，获得有机聚合物溶液；将所述MAPbIXCl3-X钙钛矿溶液和所述有机聚合物溶液以体积比1：2混合，并搅拌一小时，获得第一混合溶液；将所述第一混合溶液以4000rpm的转速旋涂至所述PEDOT层上，并进行退火处理，形成复合薄膜；将能够发出多种不同颜色光的钙钛矿量子点溶解于己烷或辛烷中，旋涂于所述复合薄膜上，并进行退火处理，形成LED发光层；在所述LED发光层上通过热蒸发沉积形成TPBi层；在所述TPBi层上通过热蒸发沉积形成LiF/Al层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗所述ITO衬底15分钟。3.如权利要求1或者2所述的方法，其特征在于：所述复合薄膜能够吸收紫外-可见-近红外波段中不同波段的光，并且所述复合薄膜吸收不同波段的光产生不同的空穴。4.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于：所述LED发光层被不同的空穴激发时发出不同颜色的光。5.如权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于：所述复合薄膜能够吸收不同波段的光产生不同的空穴，产生的该不同的空穴注入所述LED发光层，激发所述LED发光层中的不同量子点，使所述LED发光层发出不同颜色的光。6.如权利要求1至5中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世彬，陈皓，顾一丁，张婷，王峰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51