高分辨率钙钛矿成像器件的设计与制备

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光电成像器件是指能够将光信号转换成电信号的光电器件,在视频成像、火灾检测和生物医学成像等领域都有重要应用。近年来,钙钛矿因可调带隙、大吸收系数、高载流子迁移率和低成本等优势在成像探测领域广受关注并取得了迅猛发展。然而由于传统制造技术分辨率较低、多种材料的像素化制备困难,难以满足高分辨率、柔性、全彩成像器件的应用需求。对此,本论文提出使用电流体喷印技术制备高分辨率钙钛矿图案,通过优化成膜结晶工艺,设计制备了柔性全彩钙钛矿成像器件,并进一步探索了无源型钙钛矿成像器件在人造视网膜场景的应用潜力,具体研究内容如下:(1)电流体按需喷印及钙钛矿成膜结晶工艺研究。使用电流体喷印技术制备图案化钙钛矿,首先通过引入一种高黏度的新型溶剂甲基醋酸胺(MAAc)配制了适于电喷印的溶液,有助于提高打印稳定性和延缓钙钛矿结晶以提升薄膜质量。进一步地,通过优化电流体按需喷印工艺实现了高分辨率的图案化薄膜制备,研究了预结晶温度对钙钛矿成膜结晶的影响规律,结合最佳预结晶温度得到最优性能的器件。(2)全彩钙钛矿成像器件的设计、制备与应用研究。首先通过调控钙钛矿卤素元素配比,实现带隙变化;利用电喷印沉积特定吸收光谱的三个子像素阵列,制备了完整的全彩钙钛矿成像器件。然后对上述器件各子像素的光电性能进行表征,进一步验证了高分辨率成像器件和柔性器件的潜力。最终实现了设定的彩色“HUST”光源图案的颜色识别和成像,为电喷印在全彩钙钛矿光电成像领域的应用奠定了基础。(3)无源型钙钛矿人造视网膜成像器件的设计、制备与性能测试。使用旋涂法制备了钙钛矿功能层,引入图案化的电极和封装层,展开了无源型钙钛矿人造视网膜成像器件的设计与制备。研究了成像器件的光电性能,如器件响应速度,不同光强、光脉冲频率等对输出光电流、光电压的影响规律,并验证了其在人造视网膜领域的应用潜力。
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