基于MAPbBr3微米线自驱动光电探测器的制备与性能研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:CID102626720
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光电探测器具有将光信号转换成电信号的能力,已广泛应用于光通信、成像、环境监测、生物传感等领域。近年来,卤化物钙钛矿材料因其具有禁带宽度可调、载流子迁移率高、载流子扩散长度长、光吸收系数高、激子结合能低、缺陷密度低、可溶液加工等优点,被视为制备高性能光电器件的优选材料之一。在钙钛矿材料众多形态中,一维钙钛矿微米线具有优异的几何结构,高的比表面积和一维限域效应,是制备高性能光电探测器的优选对象之一。从应用的角度考虑,如果一个光电探测器无需外部供电即能工作,也称为自驱动光电探测器,它将具有节能、器件小型化、适用于极端环境工作等优点,从而具有广泛的应用前景。研究者们已利用光生伏特效应,通过p-n结、异质结、肖特基结来制备自驱动光电探测器。本论文通过两步法制备了MAPb Br3钙钛矿微米线,并分别基于肖特基结构与异质结构制备了钙钛矿微米线自驱动光电探测器,并讨论了其性能。主要的研究工作如下:1.利用反溶剂辅助法生长PbBr2微米线作为初始骨架,利用离子反应工艺,在保持一维微米线结构的同时将Pb Br2转化为MAPb Br3钙钛矿微米线。通过电阻式热蒸发法在钙钛矿微米线两端蒸镀功函数不同的金属电极(Au/Ag),构建了基于钙钛矿微米线的金属-半导体-金属(MSM)自驱动光电探测器(Au/MAPb Br3/Ag)。由于Au和Ag电极具有不同的功函数,从而使两个电极的界面处形成了一个非对称肖特基势垒,最终致使该器件具有明显的光伏效应,实现了自驱动的工作模式。器件在0 V下,在530 nm处的峰值响应度为1.14 m A/W。I-t测试表明,在0 V偏压下器件具有1.35×10~2的开关比,且具有较好的稳定性。此外,器件具有快速的响应时间,上升时间为11μs,衰减时间为640μs。2.基于两步法生长的MAPbBr3微米线,选用PTAA作为p型半导体材料,利用包覆工艺使其包覆在MAPb Br3微米线一端,构建MAPb Br3/PTAA异质结光电探测器。器件在0 V下,在540 nm处的峰值响应度为0.25 m A/W。I-t测试表明,在0 V偏压下器件具有1.39×10~2的开关比,且具有较好的稳定性。此外,器件具有快速的响应时间,上升时间为11μs,衰减时间为660μs。
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