【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鈣鈦礦單晶制備，具體涉及一種大面積鈣鈦礦單晶及基于其的光電探測器和方法。
技術介紹
1、光電探測器是一種通過光電效應來檢測和測量光的性質的裝置，在學術和工業領域的高速光通信和高分辨率成像中提供了創新型應用。雖然鈣鈦礦光電子領域主要由光伏、發光二極管和晶體管主導，但鈣鈦礦材料特有的半導體特性使其成為光信號檢測領域創新應用的熱門候選材料；同時，鈣鈦礦材料可以結合有機半導體(易于溶液處理)和無機半導體(高載流子遷移率)的優點，有望在未來的光探測應用中取代商用硅，目前鈣鈦礦基光電探測器的比探測率已經超過1014jones，可以與硅基探測器媲美。
2、目前高性能光電探測器件中的鈣鈦礦材料大多是以多晶薄膜的形式應用，多晶薄膜容易制備，但通常具有較高的缺陷密度，晶界缺陷多，環境穩定性較差。制備無晶界的鈣鈦礦單晶材料是解決這一問題的有效方法，鈣鈦礦單晶材料缺陷密度明顯較低，且沒有本征晶界，具有較優良的環境穩定性，可以減少載流子復合，提高載流子擴散長度和提取效率。
3、但是，鈣鈦礦單晶的制備常需要數小時至數天，且制備方法較復雜，晶體尺寸不易控制，容易制成的厘米級的塊狀晶體不利于垂直器件的構筑，將其打磨成薄片的技術要求較高。
技術實現思路
1、為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種大面積鈣鈦礦單晶及基于其的光電探測器和方法，用以解決現有的制備方法制備鈣鈦礦單晶時間長、過程復雜且不能控制尺寸的技術問題。
2、為了達到上述目的，本專利技術
3、本專利技術公開了一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，包括以下步驟：
4、s1：將空穴傳輸材料涂覆在導電基底表面，在導電基底的表面得到空穴傳輸層；
5、s2：取兩個表面具有空穴傳輸層的導電基底，在其中一個導電基底上的空穴傳輸層表面滴加鈣鈦礦前驅體溶液，將另一個導電基底具有空穴傳輸層的一面貼合在滴加有鈣鈦礦前驅體溶液的空穴傳輸層上，形成夾層結構；
6、s3：對夾層結構進行熱處理，隨后剝離夾層結構，在空穴傳輸層表面得到鈣鈦礦單晶。
7、進一步地，s1中，所述空穴傳輸材料為ptaa或poly-tpd；所述導電基底為ito導電玻璃；
8、所述空穴傳輸材料涂覆在導電基底表面的步驟為：
9、將ptaa或poly-tpd在旋涂速率為3000～4000rpm、旋涂時間為30～50s的條件下旋涂至導電基底表面，隨后在100～120℃下退火10～15min，得到具有空穴傳輸層的導電基底。
10、進一步地，s2中，所述鈣鈦礦前驅體溶液的制備方法為：將甲基溴化銨和溴化鉛溶解于二甲基甲酰胺中，混合攪拌后，得到鈣鈦礦前驅體溶液。
11、進一步地，所述甲基溴化銨和溴化鉛的摩爾比為(1～1.1)：1；
12、所述攪拌為在室溫下攪拌6～10h；所述鈣鈦礦前驅體溶液的濃度為1.2～1.6mol/l。
13、進一步地，s3中，所述熱處理的工藝參數為：
14、以10℃/h的升溫速率將加熱溫度由室溫升至60℃，在60℃持續4h，隨后以每4h升溫5℃的升溫速率將加熱溫度由60℃升至70℃，在70℃持續12h；再以每12h升溫5℃的升溫速率將加熱溫度由70℃升至90℃，在90℃持續12h；最終在60℃下退火12h。
15、進一步地，當由室溫升至60℃，在60℃持續4h時，給夾層結構加壓0.5kg，以控制最終得到的晶體厚度為20～30μm。
16、本專利技術還公開了采用上述制備方法制備得到的一種大面積鈣鈦礦單晶。
17、進一步地，所述金屬電極為金屬cu電極；所述金屬cu電極的厚度為80nm。
18、本專利技術還公開了采用上述制備方法制備得到的光電探測器。
19、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
20、本專利技術公開了一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，采用空間限域法和傳統溶液法制備鈣鈦礦單晶，相比于現有的制備方法，該方法由于巧妙利用限域生長法和逆溫結晶法的優勢，只需要通過控制加熱溫度和負載重量就能有效控制單晶的生長速度和厚度，具有產率穩定，工藝簡單的優勢，能夠滿足不同的應用需求。
21、本專利技術還公開了采用上述制備方法得到的大面積鈣鈦礦單晶，采用該方法得到的大面積鈣鈦礦單晶能夠實現晶體厚度在20～30μm范圍內的可控調節，可以直接在空氣環境中制備鈣鈦礦單晶，性能優異，具有良好的應用前景。
22、本專利技術還公開了基于上述鈣鈦礦單晶制備得到的光電探測器，在空穴傳輸層表面的大面積鈣鈦礦單晶上直接蒸鍍金屬電極，得到的光電探測器具有優良的探測性能，器件暗電流較低，根據相關實驗結果表明，所述探測器在350nm到550nm之間都有較優良的弱光探測性能，且在1000s內有較穩定的開關性能。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，其特征在于，S1中，所述空穴傳輸材料為PTAA或Poly-TPD；所述導電基底為ITO導電玻璃；
3.根據權利要求1所述的一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，其特征在于，S2中，所述鈣鈦礦前驅體溶液的制備方法為：將甲基溴化銨和溴化鉛溶解于二甲基甲酰胺中，混合攪拌后，得到鈣鈦礦前驅體溶液。
4.根據權利要求3所述的一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，其特征在于，所述甲基溴化銨和溴化鉛的摩爾比為(1～1.1)：1；
5.根據權利要求1所述的一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，其特征在于，S3中，所述熱處理的工藝參數為：
6.根據權利要求5所述的一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，其特征在于，當由室溫升至60℃，在60℃持續4h時，給夾層結構加壓0.5kg，以控制最終得到的鈣鈦礦單晶的晶體厚度為20～30μm。
7.一種大面積鈣鈦礦單晶，其特征在于，采用權利要求1～6中任意一項所述的一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法
8.一種光電探測器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的一種光電探測器的制備方法，其特征在于，所述金屬電極為金屬Cu電極；所述金屬Cu電極的厚度為80nm。
10.采用權利要求8或9所述的制備方法制備得到的光電探測器。
...【技術特征摘要】
1.一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，其特征在于，s1中，所述空穴傳輸材料為ptaa或poly-tpd；所述導電基底為ito導電玻璃；
3.根據權利要求1所述的一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，其特征在于，s2中，所述鈣鈦礦前驅體溶液的制備方法為：將甲基溴化銨和溴化鉛溶解于二甲基甲酰胺中，混合攪拌后，得到鈣鈦礦前驅體溶液。
4.根據權利要求3所述的一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，其特征在于，所述甲基溴化銨和溴化鉛的摩爾比為(1～1.1)：1；
5.根據權利要求1所述的一種大面積鈣鈦礦單晶的制備方法，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳忠彬，金航帆，王曉波，東赫，周一鵬，冉晨鑫，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。