【摘 要】
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光电探测器作为现代光电子产业的核心组件之一,在国民生活、国防军事等领域发挥着重要的作用。基于传统半导体材料的光电探测器存在制造工艺繁琐、制备成本高、结构设计复杂、不可弯折且易碎等问题,阻碍了其进一步发展与应用。近年来,钙钛矿纳米线以其优异的光电特性、良好的机械柔韧性、低成本制备等特点在光电探测器研究领域表现出良好的发展前景。然而,目前钙钛矿纳米线光电探测器仍存在性能低、稳定性差等问题。基于此,本文
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光电探测器作为现代光电子产业的核心组件之一,在国民生活、国防军事等领域发挥着重要的作用。基于传统半导体材料的光电探测器存在制造工艺繁琐、制备成本高、结构设计复杂、不可弯折且易碎等问题,阻碍了其进一步发展与应用。近年来,钙钛矿纳米线以其优异的光电特性、良好的机械柔韧性、低成本制备等特点在光电探测器研究领域表现出良好的发展前景。然而,目前钙钛矿纳米线光电探测器仍存在性能低、稳定性差等问题。基于此,本文通过有机分子钝化作用降低钙钛矿纳米线缺陷态密度、改善载流子输运过程以及调控钙钛矿维度,获得了高灵敏度、高稳定性的钙钛矿纳米线光电探测器。主要研究内容如下:（1）通过离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BMIMBF4）减少甲铵三碘化铅（MAPb I3）纳米线的陷阱态密度以及提高相应电荷载流子传输,获得了探测度（D*）和线性检测范围（LDR）分别达2.06×1013 Jones和160 d B的MAPb I3纳米线光电探测器。且在未封装条件下,器件在空气中（湿度30～40%）放置超5000小时后无性能衰减。相较于商用硅光电二极管S2386,在相同测试条件下器件展现出更高的漫反射成像能力。（2）阐明了离子液体烷基链长对MAPb I3纳米线光电探测器稳定性和性能的影响规律。随着离子液体烷基链长的增加,MAPb I3纳米线中的陷阱态密度降低、载流子输运增强,使相应器件的稳定性和性能得到提升。基于最长烷基链离子液体1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（OMIMBF4）的器件的响应度（R）和D*分别达209.2 A/W和1.36×1014 Jones。无封装保护下,器件在空气中（湿度35～45%）存放4200小时后保持其初始性能的100%。同等条件下,器件的弱光漫反射成像分辨率达6 p W,高于商用硅光电二极管S2386的分辨率（36.4 n W）6000倍以上。（3）将苯乙胺碘（PEAI）掺杂到MAPb I3纳米线中,降低MAPb I3的维度,构筑二维（2D）/三维（3D）钙钛矿结构,阻挡空气中水氧分子对MAPb I3的腐蚀,抑制MAPb I3中的暗激子传输,改善了相应器件的稳定性、噪声电流(Inoise)和D*。器件的Inoise和D*分别达7.61×10-15 A/Hz1/2和1.51×1014 Jones。未封装器件暴露于空气中（湿度45～55%）2880小时后无性能变化。基于PEAI掺杂的柔性器件在多种弯曲方位下弯曲200次以及在固定弯曲方位下弯曲1000次后均无性能衰减。（4）利用对三氟苄胺碘（CF3-BZAI）对2D/3D钙钛矿纳米线进行二次掺杂,降低2D/3D钙钛矿纳米线中的晶格缺陷,改善2D/3D钙钛矿纳米线中的激子传输,使相应器件的稳定性和性能得到提高。器件的噪声等效功率（NEP）和D*分别达1.08×10-16 W/Hz1/2和2.28×1014 Jones,同时器件具有分辨率达319μW的光体积描记（PPG）信号探测能力。无封装器件在空气中（湿度45～55%）存放3600小时后无性能下降。
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