【摘 要】
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光电探测器是光通信、安全监测和生物传感领域的一种基本工作器件。有机无机杂化钙钛矿光电导型探测器拥有响应速度快,可见光灵敏度高、稳定性好、可低温制备等优点。光电导型探测器中光生电子和空穴的复合将对光电流产生重要的影响,然而此性质鲜有研究。本文研究在钙钛矿薄膜上或者内部加入电子传输层、电荷吸收材料后的光电响应特性,揭示电荷抽取对光电导型钙钛矿探测器的性能的影响及工作机理,取得的主要成果有:1.通过在M
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光电探测器是光通信、安全监测和生物传感领域的一种基本工作器件。有机无机杂化钙钛矿光电导型探测器拥有响应速度快,可见光灵敏度高、稳定性好、可低温制备等优点。光电导型探测器中光生电子和空穴的复合将对光电流产生重要的影响,然而此性质鲜有研究。本文研究在钙钛矿薄膜上或者内部加入电子传输层、电荷吸收材料后的光电响应特性,揭示电荷抽取对光电导型钙钛矿探测器的性能的影响及工作机理,取得的主要成果有:1.通过在MAPbI3和衬底之间引入SnO2和SnO2/PCBM电子传输层,实现光生电子和空穴在空间上的分离,从而延长载流子的寿命和增加钙钛矿薄膜内部载流子的浓度以提高光电导型光探测器的光响应。研究发现(1)引入电子传输层后钙钛矿薄膜的荧光淬灭明显,荧光寿命减小(2)电子传输层和MAPbI3界面的电子萃取可以提高光电流和响应度,且电子传输层对电子的抽取效率越高,光电流和响应度的增加越大。制成的探测器在460 nm的光照下,glass/MAPbI3器件的光电流为2.30 μA,引入电子传输层器件结构为glass/SnO2/MAPbI3和glass/SnO2/PCBM/MAPbI3,它们的光电流分别增长到了 4.55 μA和6.0 μA,光电流随着引入的电子传输层而增加(3)光生电子空穴对离MAPbI3钙钛矿薄膜和电子传输层越近,光电流增加越多。635 nm光源产生的光子能量较低,分布在整个钙钛矿薄膜中,而460 nm的光子能量高,却主要分布于薄膜顶端,因此635 nm光子更接近于界面,更容易被抽取。635 nm的光照下测得的最大光电流分别达到4.77 μA和6.1μA,是控制样品光电流值的3倍和4倍,响应度也分别从2.56 mA/W增加到10.1 mA/W。2.向钙钛矿前驱液中掺杂不同浓度的C60,以原位的对光生载流子进行抽取,从而获得更高的光电探测效率。研究发现(1)加入5 μLC60的器件的光电流在460 nm,515nm,635 nm光照下分别为2.8aA,2.7aA,2.6aA,分别是控制样品的1.87倍,1.29倍,2.36倍。(2)加入 10μLCc0,20μLCc60,40μLC60)和PCBM溶液时,光电流增幅较小,且变化不大。(3)同时在体内和界而增加C60可以使得电子离界面距离更近,因此产生的光电流更大。制成的器件在460 nm,515 nm,635 nm光照下分别为3.3 μA,3.7μA,3.6 μA,是控制样品的2.2倍,1.76倍,3.27倍。说明引入C60确实可以增加器件的光响应。
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