钙钛矿薄膜及其制备方法和钙钛矿光电探测器与流程

本申请涉及光伏，尤其是涉及一种钙钛矿薄膜及其制备方法和钙钛矿光电探测器。

背景技术：

1、在光伏领域，钙钛矿材料具有良好的应用前景。钙钛矿材料具有abx3的化学式，其中，a主要为有机阳离子或无机金属阳离子，如甲基胺ch3nh3+、甲脒hc(nh2)2+、cs+等；b主要为二价金属阳离子pb2+、sn2+等；x则为cl-、br-、i-等卤素阴离子。

2、在使用钙钛矿材料时，通常需要将钙钛矿材料制备成薄膜，进而在器件中通过钙钛矿薄膜来发挥钙钛矿材料的作用。其中，光电性能是衡量钙钛矿薄膜性能和包括钙钛矿薄膜的器件的性能的一项重要指标。如何改善钙钛矿薄膜的光电性能成为了目前钙钛矿材料的研究热点之一。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种具有良好光电性能的钙钛矿薄膜及其制备方法和钙钛矿光电探测器。

2、为了解决以上技术问题，本申请的技术方案为：

3、一种钙钛矿薄膜，包括基底、cspbbr3层和cspb2br5层；所述cspbbr3层位于所述基底的表面，所述cspb2br5层位于所述cspbbr3层远离所述基底一侧的表面。

4、根据本申请的一个实施方式，所述cspb2br5层位于所述cspbbr3层的部分表面。

5、根据本申请的一个实施方式，所述cspb2br5层渗入所述cspbbr3层内。

6、根据本申请的一个实施方式，所述钙钛矿薄膜还包括：

7、电极层，所述cspbbr3层和所述cspb2br5层分别与所述电极层相连接。

8、根据本申请的一个实施方式，所述cspb2br5层位于所述cspbbr3层的部分表面，所述电极层至少一部分位于所述cspbbr3层的表面，所述电极层至少一部分位于所述cspb2br5层的表面。

9、根据本申请的一个实施方式，所述cspbbr3层的厚度为150nm～200nm。

10、根据本申请的一个实施方式，所述cspb2br5层的厚度为150nm～200nm。

11、根据本申请的一个实施方式，所述基底为硅基底。

12、一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括如下步骤：

13、采用第一物理气相沉积处理，将cspbbr3靶材沉积到基底的表面以形成cspbbr3层；

14、采用第二物理气相沉积处理，将cspb2br5靶材沉积到所述cspbbr3层的表面以形成cspb2br5层。

15、根据本申请的一个实施方式，所述将cspb2br5靶材沉积到所述cspbbr3层的表面以形成cspb2br5层包括：

16、在所述cspbbr3层的表面形成掩膜层以将所述cspbbr3层的表面的预设区域遮盖；

17、将所述cspb2br5靶材沉积到所述掩膜层的表面，以在所述cspbbr3层的表面的预设区域以外的区域形成所述cspb2br5层；

18、去除所述掩膜层。

19、根据本申请的一个实施方式，所述将cspb2br5靶材沉积到所述cspbbr3层的表面以形成cspb2br5层之后，还包括：

20、形成电极层，并通过所述电极层将所述cspbbr3层和所述cspb2br5层相连接。

21、一种钙钛矿光电探测器，包括：相对设置的阳极和阴极；

22、光敏层，设置在所述阳极和所述阴极之间，所述光敏层包括上述任一实施方式中所述的钙钛矿薄膜或者上述任一实施方式中所述的制备方法得到的钙钛矿薄膜。

23、根据本申请的一个实施方式，所述钙钛矿光电探测器还包括：空穴传输层，设置在所述阳极和所述光敏层之间，所述空穴传输层的材料选自pedot:pss、npb、tcta、tapc、cbp、p3ht、spiro-ometad、moo3中的至少之一；和/或，

24、所述钙钛矿光电探测器还包括：电子传输层，设置在所述阴极和所述光敏层之间，所述电子传输层的材料选自氧化锌、二氧化钛、二氧化锡、氧化铝、氧化钙、二氧化硅、氧化镓、氧化锆、氧化镍、三氧化二锆、c60、c70、bphen、bcp、alq3、pcbm中的至少之一；和/或，

25、所述阳极的材料选自金属电极、碳电极、掺杂或非掺杂金属氧化物电极以及复合电极中的至少一种；其中，所述金属电极的材料选自al、ag、cu、mo、au、ba、ca以及mg中的至少一种；所述碳电极的材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的至少一种；所述掺杂或非掺杂金属氧化物电极的材料选自ito、fto、ato、azo、gzo、izo、mzo以及amo中的至少一种；所述复合电极的材料选自azo/ag/azo、azo/al/azo、ito/ag/ito、ito/al/ito、zno/ag/zno、zno/al/zno、tio2/ag/tio2、tio2/al/tio2、zns/ag/zns以及zns/al/zns中的至少一种；和/或，

26、所述阴极的材料选自金属电极、碳电极、掺杂或非掺杂金属氧化物电极以及复合电极中的至少一种；其中，所述金属电极的材料选自al、ag、cu、mo、au、ba、ca以及mg中的至少一种；所述碳电极的材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的至少一种；所述掺杂或非掺杂金属氧化物电极的材料选自ito、fto、ato、azo、gzo、izo、mzo以及amo中的至少一种；所述复合电极的材料选自azo/ag/azo、azo/al/azo、ito/ag/ito、ito/al/ito、zno/ag/zno、zno/al/zno、tio2/ag/tio2、tio2/al/tio2、zns/ag/zns以及zns/al/zns中的至少一种。

27、上述钙钛矿薄膜中，通过将cspbbr3层和cspb2br5层配合，使cspbbr3层和cspb2br5层层叠设置，在光照条件下，钙钛矿薄膜可以通过cspbbr3层吸收能量产生大量的光生电子空穴对，并可以通过cspb2br5层对电子空穴对进行高效地传输，使光电流迅速增长，因此可以表现出良好的光电性能。并且，在上述钙钛矿薄膜中，当光照条件停止后，光电流具有较快的衰减速度，可以为高灵敏度的钙钛矿器件的制备提供基础。

28、上述钙钛矿薄膜的制备方法，主要采用物理气相沉积的方式，通过cspbbr3靶材形成cspbbr3层，通过cspb2br5靶材形成cspb2br5层，可以高效率地制备钙钛矿薄膜。并且，上述钙钛矿薄膜的制备方法得到的钙钛矿薄膜具有良好的致密性，进而可以使钙钛矿薄膜的光电性能得到有效改善。

29、上述钙钛矿光电探测器包括上述钙钛矿薄膜或者上述制备方法得到的钙钛矿薄膜。在该钙钛矿光电探测器中，可以通过钙钛矿薄膜使光电探测器具有灵敏且稳定的光响应。

技术特征：

1.一种钙钛矿薄膜，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述cspb2br5层位于所述cspbbr3层的部分表面。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述cspb2br5层渗入所述cspbbr3层内。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述cspb2br5层位于所述cspbbr3层的部分表面，所述电极层至少一部分位于所述cspbbr3层的表面，所述电极层至少一部分位于所述cspb2br5层的表面。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的钙钛矿薄膜，其特征在于，所述cspbbr3层的厚度为150nm～200nm；和/或，

7.一种钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述将cspb2br5靶材沉积到所述cspbbr3层的表面以形成cspb2br5层包括：

9.根据权利要求7～8中任一项所述的钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，所述将cspb2br5靶材沉积到所述cspbbr3层的表面以形成cspb2br5层之后，还包括：

10.一种钙钛矿光电探测器，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的钙钛矿光电探测器，其特征在于，所述钙钛矿光电探测器还包括：空穴传输层，设置在所述阳极和所述光敏层之间，所述空穴传输层的材料选自pedot:pss、npb、tcta、tapc、cbp、p3ht、spiro-ometad、moo3中的至少之一；和/或，

技术总结
本申请涉及一种钙钛矿薄膜及其制备方法和钙钛矿光电探测器。该钙钛矿薄膜中，通过将CsPbBr<subgt;3</subgt;层和CsPb<subgt;2</subgt;Br<subgt;5</subgt;层配合，使CsPbBr<subgt;3</subgt;层和CsPb<subgt;2</subgt;Br<subgt;5</subgt;层层叠设置，在光照条件下，钙钛矿薄膜可以通过CsPbBr<subgt;3</subgt;层吸收能量产生大量的光生电子空穴对，并可以通过CsPb<subgt;2</subgt;Br<subgt;5</subgt;层对电子空穴对进行高效地传输，使光电流迅速增长，因此可以表现出良好的光电性能。并且，在上述钙钛矿薄膜中，当光照条件停止后，光电流具有较快的衰减速度，可以为高灵敏度的钙钛矿光电探测器的制备提供基础。

技术研发人员：徐匆匆,唐淑敏,王士攀
受保护的技术使用者：广东聚华印刷显示技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12