【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光電探測器，具體涉及一種自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器及其制備方法。
技術介紹
1、近年來，為滿足光電器件低功耗的需要，自驅動光電探測器由于不需要外部電源，從而得到了廣泛的研究。且利用異質結、肖特基結等，同時結合垂直型器件結構是實現無外壓自驅動光電探測的主要方法。但常用的垂直構型不可避免地涉及到透明導電電極層，待測光在進入光吸收體之前在透明電極層會產生傳輸損耗。雖然在可見-紅外區域，光傳輸損耗很小，但對紫外影響非常嚴重。如ito(氧化銦錫)、fto(摻氟的氧化錫)等會極大吸收短波長(<～320nm)紫外光，使得自驅動紫外探測，特別是自驅動可見光盲紫外探測難以實現。此外，在基于異質結的橫向器件中，通常為了實現自驅動，使同一側電子、空穴收集電極各自只與結兩端接觸，一般需要對光吸收層進行圖案化或微納結構化。目前這些方法實現復雜，不利于大面積集成化的光敏芯片應用。
2、在材料方面，當前紫外探測器主要采用兩種方案；一種基于傳統窄帶隙材料如晶硅，這種方案需要額外結合濾波以選擇吸收紫外線。另一種采用碳化硅、氮化鎵等寬帶隙材料，其紫外/可見光抑制比高。然而材料制備成本高，涉及真空設備，且難以柔性化。在寬帶隙材料中，寬帶隙鉛基鈣鈦礦雖光吸收好，可溶液法制備，且器件光響應快，但常用的鉛基鈣鈦礦穩定性及鉛元素毒性不利于實際應用。
3、因此，制備一種高靈敏、制備成本低、穩定、環保，利于紫外探測的自驅動探測器，成為了面向應用需要解決的問題。
技術實現思路
1、針
2、本專利技術一方面提供了一種自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，從下到上依次包括襯底基片、圖案化底電極、氧化物半導體層、低維類鈣鈦礦層和窗口頂電極；
3、所述氧化物半導體層與所述低維類鈣鈦礦層的導電類型相反，帶隙相近，并能構成ii型異質結；所述圖案化底電極與所述窗口頂電極的圖案互補，所述圖案化底電極包括窗口區域，所述圖案化底電極與所述圖案化底電極的窗口區域的垂直投影完全重合；
4、所述圖案化底電極和所述窗口頂電極為復合電極，均含有擴散阻擋層，且所述圖案化底電極和所述窗口頂電極的擴散阻擋層分別與所述ii型異質結的下表面和上表面接觸；所述窗口區域為紫外探測器的受光區域，紫外光能夠直接從所述窗口區域入射至所述ii型異質結。
5、作為優選，所述低維類鈣鈦礦層中的低維類鈣鈦礦材料選自cs-ag-i體系或cs-cu-i體系，所述cs-ag-i體系包括csag2i3、cs3ag2i5，所述cs-cu-i體系包括cscu2i3、cs3cu2i5。
6、作為優選，所述氧化物半導體層的材料的sno2、zno、ga2o3或p型的niox、cu2o。
7、作為優選，所述氧化物半導體層的厚度為50-200nm，所述低維類鈣鈦礦層的厚度為100-400nm。
8、作為優選，所述擴散阻擋層具有阻擋離子擴散的導電材料，包括氮化鈦、鈦或鉭，厚度為1-10nm。
9、本專利技術的另一方面提供了一種自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器的制備方法，用于制備上述實施例中任一項所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，所述制備步驟包括：
10、s1:選取襯底基片并在所述襯底基片上制備圖案化底電極；
11、s2:利用雙氧水熱解的氧空位補償技術，在覆有所述圖案化底電極的襯底基片表面上制備氧化物半導體層；
12、s3:利用反、正溶劑蒸汽輔助梯度退火技術，在所述氧化物半導體層上制備低維類鈣鈦礦層以形成ii型異質結；
13、s4:在所述低維類鈣鈦礦層上制備窗口頂電極。
14、作為優選，在步驟s2中，所述氧化物半導體層的制備具體包括：
15、配置氧化物前體溶液并添加濃度為1％-8％雙氧水，其中，所述氧化物前體溶液包括氧化物納米顆粒分散液或可熱解生成氧化物的金屬鹽溶液，濃度為1％-10％；通過旋涂、退火(100-150℃)工藝在覆有圖案化底電極的襯底基片表面上制備所述氧化物半導體層。
16、作為優選，在步驟s3中，所述低維類鈣鈦礦層的制備具體包括：
17、配置類鈣鈦礦前體溶液，并在所述氧化物半導體層上旋涂；
18、在反溶劑蒸汽環境中，第一溫度下對旋涂后的薄膜進行退火處理，得到第一次退火后的薄膜；
19、在正溶劑蒸汽環境中，第二溫度下對所述第一次退火后的薄膜進行退火處理，得到第二次退火后的薄膜，其中，所述第二溫度大于所述第一溫度，第一溫度為50-90℃，第二溫度為100-200℃。
20、作為優選，所述反溶劑具有易揮發屬性，同時難溶解類鈣鈦礦及其前體，包括甲醇、異丙醇，所述正溶劑為可溶解類鈣鈦礦溶劑，包括四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜。
21、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：
22、1)本專利技術提供的自驅動紫外探測器，與一般橫向器件相比，載流子收集電極在光吸收體(在本專利技術中為異質結)上下兩側，且無需圖案化光吸收層，并能充分利用異質結內建電場進行縱向載流子分離，有助于提高光響應速率；同時與一般縱向器件相比，本專利技術器件結構中紫外光可直接入射光吸收體，避免一般縱向器件中短波長紫外光通過透明電極的傳輸損耗。
23、2)本專利技術提供的自驅動紫外探測器底、頂電極均為復合電極含有擴散阻擋層，且擴散阻擋層都直接與異質結上下面接觸，同時阻擋離子在底電極/氧化物及類鈣鈦礦/頂電極兩界面處擴散，有利于器件穩定性。
24、3)本專利技術提供的自驅動紫外探測器制備方法，其類鈣鈦礦層制備使用了反、正溶劑蒸汽輔助的梯度退火技術，促進過渡態快速形成及其結晶過程調控，以及溶解-再結晶提升鈣鈦礦薄膜質量。
25、4)本專利技術提供的自驅動紫外探測器制備方法，氧化物半導體層利用雙氧水熱解氧空位補償抑制持續光電導效應，提升了紫外探測性能。
26、以下將結合附圖及實施例對本專利技術做進一步詳細說明。
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1.一種自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，其特征在于，從下到上依次包括襯底基片、圖案化底電極、氧化物半導體層、低維類鈣鈦礦層和窗口頂電極；
2.根據權利要求1所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，其特征在于，所述低維類鈣鈦礦層中的低維類鈣鈦礦材料選自Cs-Ag-I體系或Cs-Cu-I體系，所述Cs-Ag-I體系包括CsAg2I3、Cs3Ag2I5，所述Cs-Cu-I體系包括CsCu2I3、Cs3Cu2I5。
3.根據權利要求1所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，其特征在于，所述氧化物半導體層的材料為SnO2、ZnO、Ga2O3、NiOx或Cu2O。
4.根據權利要求1所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，其特征在于，所述氧化物半導體層的厚度為50-200nm，所述低維類鈣鈦礦層的厚度為100-400nm。
5.根據權利要求1所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，其特征在于，所述擴散阻擋層具有阻擋離子擴散的導電材料，包括氮化鈦、鈦或鉭，厚度為1-10nm。
6.一種自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器的制備方法，其特
7.根據權利要求6所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器的制備方法，其特征在于，利用雙氧水熱解的氧空位補償技術，在覆有所述圖案化底電極的襯底基片表面上制備氧化物半導體層，包括：
8.根據權利要求6所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器的制備方法，其特征在于，利用反、正溶劑蒸汽輔助梯度退火技術，在所述氧化物半導體層上制備低維類鈣鈦礦層以形成II型異質結，包括：
9.根據權利要求8所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器的制備方法，其特征在于，所述反溶劑具有易揮發屬性，同時難溶解類鈣鈦礦及其前體，包括甲醇、異丙醇，所述正溶劑為可溶解類鈣鈦礦溶劑，包括四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜。
...【技術特征摘要】
1.一種自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，其特征在于，從下到上依次包括襯底基片、圖案化底電極、氧化物半導體層、低維類鈣鈦礦層和窗口頂電極；
2.根據權利要求1所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，其特征在于，所述低維類鈣鈦礦層中的低維類鈣鈦礦材料選自cs-ag-i體系或cs-cu-i體系，所述cs-ag-i體系包括csag2i3、cs3ag2i5，所述cs-cu-i體系包括cscu2i3、cs3cu2i5。
3.根據權利要求1所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，其特征在于，所述氧化物半導體層的材料為sno2、zno、ga2o3、niox或cu2o。
4.根據權利要求1所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，其特征在于，所述氧化物半導體層的厚度為50-200nm，所述低維類鈣鈦礦層的厚度為100-400nm。
5.根據權利要求1所述的自驅動低維非鉛類鈣鈦礦紫外探測器，其特征在于，所述擴散阻擋層具有阻...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡趙勝，常晶晶，胡星，張博堯，林珍華，蘇杰，魏葳，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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