【摘 要】
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光电探测器是将光子转化为可探测收集电信号的一种光电子器件,根据光电探测器的材料与结构不同,应用的出口也不尽相同。小到通讯、大到导弹制导都随处可见光电探测器的身影。其中,半导体材料已经是贯穿整个社会技术革命的要素,人工智能时代的到来进一步推进了半导体集成电路产业的发展速度。制造一片高性能的微芯片更是要涉及到一系列复杂的工艺流程,所以光电探测器的未来发展依旧是极具有挑战性的。本课题在调研了各种半导体材
【基金项目】
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国家自然科学基金（第61575059号,第61675062号和第21501038）； 中央高校基本科研基金（JZ2018HGXC0001）； 台湾国家科学委员会基金（NSC100-2112-M-006-018-MY3）； 安徽省先进功能材料与器件重点实验室开放基金（4500-41110
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光电探测器是将光子转化为可探测收集电信号的一种光电子器件,根据光电探测器的材料与结构不同,应用的出口也不尽相同。小到通讯、大到导弹制导都随处可见光电探测器的身影。其中,半导体材料已经是贯穿整个社会技术革命的要素,人工智能时代的到来进一步推进了半导体集成电路产业的发展速度。制造一片高性能的微芯片更是要涉及到一系列复杂的工艺流程,所以光电探测器的未来发展依旧是极具有挑战性的。本课题在调研了各种半导体材料后,将具有新颖光电特性的拓扑绝缘体Bi2Se3应用到钙钛矿光电探测器中,利用各自结构上的性质特点,构建了高性能的Bi2Se3/FA0.85Cs0.15Pb I3光电探测器,实现了对紫外-可见-红外光的宽光谱探测。具体内容如下:拓扑绝缘体是一类同时具有绝缘体态和自选动量螺旋锁定与时间反演对称性保护的金属表面态的特殊物质,其能带具有类狄拉克锥结构。钙钛矿材料是一类吸收系数高、载流子扩散长度长的新材料。本课题首先通过分子束外延（MBE）法生长高质量的拓扑绝缘体Bi2Se3材料,利用光刻方法将Bi2Se3电极图案化。然后,采用一步旋涂法将钙钛矿前驱体溶液(FA0.85Cs0.15Pb I3)涂在电极表面,形成基于Bi2Se3电极的钙钛矿薄膜的光电导型探测器。最后对构筑的器件进行电学和光学性能测试。实验结果表明,构筑的Bi2Se3-FA0.85Cs0.15Pb I3-Bi2Se3光电探测器对650 nm的光表现出明显的灵敏度,开关比为0.8×10~5,并具有良好的重复性。响应度、外量子效率和探测率分别可达8.4 AW-1,1604%和1.7×1013Jones,这不仅比Au作为电极的钙钛矿薄膜探测器的性能更好,而且优于其它基于不同电极的钙钛矿薄膜材料光电探测器。值得一提的是,由于拓扑绝缘体Bi2Se3的贡献,构筑的光电探测器对980 nm的近红外光（NIR）有明显光响应。综上所述,目前基于拓扑绝缘体的钙钛矿薄膜光电探测器在未来有望应用于宽谱带和高灵敏的光电探测。
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