基于有机/无机杂化钙钛矿的光探测器研究
发布时间：2021-03-19 20:17
有机/无机杂化钙钛矿光电半导体材料（如CH3NH3PbI3）具有制备工艺简单、带隙可调、激子扩散长度长、载流子迁移率高等优点,成为了一种有着广泛价值的光电半导体材料。十年之内钙钛矿太阳能电池的效率已经超过了20%。钙钛矿材料还具有容错率高、载流子寿命长等优点,被认为是光探测器的理想材料之一。本论文以CH3NH3PbI3作为光吸收层,通过设计新型的器件结构,构筑了高性能光探测器。主要研究成果如下:采用全溶液法制备了SnO2/CH3NH3PbI3平面异质结钙钛矿光探测器。优化后的光探测器响应度达到1.65 A/W,这个响应度是比没有SnO2层的钙钛矿光探测器高出2倍以上。此外,器件具有较快的响应速度,上升阶段和下降阶段的响应速度都在10ms左右。引入的SnO2层不仅改善了 CH3NH3PbI3薄膜的表面形貌和结晶度,同时增加了激子的解离效率,而CH3NH3PbI3激子解离产生的电子还可以从CH3NH3PbI3层转移到SnO2层,抑制了 CH3NH3PbI3中载流子的复合,提高了器件的性能。通过在SnO2薄膜上采用旋涂法制备体异质结结构的CH3NH3PbI3:PC61BM薄膜,构筑了 SnO...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
光探测器各种应用[2]
基于有机/无机杂化钙钛矿的光探测器研究6第2章光探测器的基础知识2.1探测器的分类探测器依据不同的标准,可以将光电探测器分成不同的类型。根据探测器工作的机理来分类，可以分热探测器和光探测器两种。光探测器中根据使用材料的不同可以分为有机，无机，有机/无机杂化三类探测器，有机探测器中又可以分成有机小分子、有机聚合物和有机金属配合物。按照光电探测器工作的光波段来划分,又可以将光电探测器分为紫外光探测型、可见光探测型、红外光探测器等等。按照器件结构可以分为光电二极管、光电导元件和光电晶体管。光探测器的很多应用都与太阳光有关，太阳光落到地面和大气层边缘的光谱分布如图2.1所示，太阳光的照射范围基本在0.15~4μm之间。光电探测器中，紫外光探测型、可见光探测型、红外光探测器的波段分布如表2.1所示。图2.1太阳光落到地面和大气场边缘的光谱[6]。Fig.2.1Spectrumofthesolarunderthegroundandintheatmosphere.
基于有机/无机杂化钙钛矿的光探测器研究102.3.1金属卤化物钙钛矿的化学组成和结构3D的金属卤化物钙钛矿的组成为ABX3型结构构成。A是由一个单价阳离子组成，比如CH3NH3+,CH(NH2)2+，B是金属阳离子，一般是由二价的锡或者铅既Pb2+，Sn2+，X是由I﹣，Br﹣，Cl﹣三种卤素负离子形成八面体配位，配位数为6。这种结构的有机/无机杂化钙钛矿具有优异的电学和光学性能。例如，CH3NH3PbI3,CH3NH3PbBr3,CH3NH3PbCl3，CH3NH3PbI3-xClx，CH3NH3PbBr3-xClx,和CH3NH3PbBr3-xIx这些材料，并且它们在光探测器领域研究的比较多。这种ABX3的八面体配位结构如图2.2所示。2.3是以CH3NH3PbX3为例的正方晶相和正交晶相的结构图。图2.2金属卤化物钙钛矿结构图[16]。Fig.2.2Crystalstructureofleadhalideperovskite.
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机/聚合物光探测器（PDs）[J]. 李文连. 光机电信息. 2011(04)
博士论文
[1]基于有机半导体和钙钛矿的高性能宽光谱光探测器研究[D]. 黄佛保.兰州大学 2019
本文编号：3090164
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
光探测器各种应用[2]
基于有机/无机杂化钙钛矿的光探测器研究6第2章光探测器的基础知识2.1探测器的分类探测器依据不同的标准,可以将光电探测器分成不同的类型。根据探测器工作的机理来分类，可以分热探测器和光探测器两种。光探测器中根据使用材料的不同可以分为有机，无机，有机/无机杂化三类探测器，有机探测器中又可以分成有机小分子、有机聚合物和有机金属配合物。按照光电探测器工作的光波段来划分,又可以将光电探测器分为紫外光探测型、可见光探测型、红外光探测器等等。按照器件结构可以分为光电二极管、光电导元件和光电晶体管。光探测器的很多应用都与太阳光有关，太阳光落到地面和大气层边缘的光谱分布如图2.1所示，太阳光的照射范围基本在0.15~4μm之间。光电探测器中，紫外光探测型、可见光探测型、红外光探测器的波段分布如表2.1所示。图2.1太阳光落到地面和大气场边缘的光谱[6]。Fig.2.1Spectrumofthesolarunderthegroundandintheatmosphere.
基于有机/无机杂化钙钛矿的光探测器研究102.3.1金属卤化物钙钛矿的化学组成和结构3D的金属卤化物钙钛矿的组成为ABX3型结构构成。A是由一个单价阳离子组成，比如CH3NH3+,CH(NH2)2+，B是金属阳离子，一般是由二价的锡或者铅既Pb2+，Sn2+，X是由I﹣，Br﹣，Cl﹣三种卤素负离子形成八面体配位，配位数为6。这种结构的有机/无机杂化钙钛矿具有优异的电学和光学性能。例如，CH3NH3PbI3,CH3NH3PbBr3,CH3NH3PbCl3，CH3NH3PbI3-xClx，CH3NH3PbBr3-xClx,和CH3NH3PbBr3-xIx这些材料，并且它们在光探测器领域研究的比较多。这种ABX3的八面体配位结构如图2.2所示。2.3是以CH3NH3PbX3为例的正方晶相和正交晶相的结构图。图2.2金属卤化物钙钛矿结构图[16]。Fig.2.2Crystalstructureofleadhalideperovskite.
【参考文献】：
期刊论文
[1]有机/聚合物光探测器（PDs）[J]. 李文连. 光机电信息. 2011(04)
博士论文
[1]基于有机半导体和钙钛矿的高性能宽光谱光探测器研究[D]. 黄佛保.兰州大学 2019
本文编号：3090164
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