| 专利类型： | 发明专利 |
| 申请/专利号： | CN202411602928.7 |
| 申请日期： | 2024-11-11 |
| 公告/公开号： | CN119486458A |
| 公开日期： | 2025-02-18 |
| 主分类号： | H10K30/60(2023.01);H;H10;H10K;H10K30 |
| 分类号： | H10K30/60(2023.01);H10K71/00(2023.01);H10K71/12(2023.01);H10K71/16(2023.01);H10K71/40(2023.01);H10K71/60(2023.01);H10K85/50(2023.01);H10K30/80(2023.01);H10K30/20(2023.01);H10K39/32(2023.01);H10K30/60;H10K71/00;H10K71/12;H10K71/16;H10K71/40;H10K71/60;H10K85/50;H10K30/80;H10K30/20;H10K39/32 |
| 申请/专利权人： | 山西大学 |
| 发明/设计人： | 杨志春;孟新钦;秦成兵;张国峰;肖连团;贾锁堂 |
| 主申请人地址： | 030006 山西省太原市坞城路92号 |
| 专利代理机构： | 太原九得专利代理事务所(普通合伙) |
| 代理人： | 高璇 |
| 国别省市代码： | 山西;14 |
| 主权项： | 1.一种钙钛矿红外探测器结构，其特征在于：包括： 衬底(10)； P型半导体层(20)：设置于沉底(10)上； 氧化铝层(30)：设置于P型半导体层(20)上； 光敏钙钛矿层(40)：设置于氧化铝层(30)上； N型半导体层(50)：设置于光敏钙钛矿层(40)上； 缓冲层(60)：设置于N型半导体层(50)上； 背电极(70)：设置于缓冲层(60)上。 2.根据权利要求1所述的钙钛矿红外探测器结构，其特征在于：所述光敏钙钛矿层(40)的制备材料为窄带隙金属卤化物FA0.7MA0.3Pb0.5Sn0.5I3，其光学带隙<1.26eV。 3.根据权利要求1所述的钙钛矿红外探测器结构，其特征在于： 所述衬底(10)的制备材料为铟掺杂氧化锡； 所述P型半导体层(20)的制备材料为[6-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸； 所述N型半导体层(50)的制备材料为富勒烯； 所述缓冲层(60)的制备材料为浴铜灵； 所述背电极(70)的制备材料为银。 4.根据权利要求1～3中任一所述的钙钛矿红外探测器结构，其特征在于： 所述P型半导体层(20)的厚度范围为10～20nm； 所述氧化铝层(30)的厚度范围为20～30nm； 所述光敏钙钛矿层(40)的厚度范围为400～500nm； 所述N型半导体层(50)的厚度范围为25～30nm； 所述缓冲层(60)的厚度范围为5～7nm； 所述背电极(70)的厚度范围为80～120nm。 5.根据权利要求1～3中任一所述的钙钛矿红外探测器结构，其特征在于： 所述P型半导体层(20)的厚度为15nm； 所述氧化铝层(30)的厚度为30nm； 所述光敏钙钛矿层(40)的厚度为440nm； 所述N型半导体层(50)的厚度为28nm； 所述缓冲层(60)的厚度为6nm； 所述背电极(70)的厚度为100nm。 6.一种如权利要求1～3中任一所述的钙钛矿红外探测器结构的制备方法，其特征在于：包括： S10、提供衬底(10)； S20、采用旋涂工艺对P型半导体材料进行处理，在衬底(10)上形成P型半导体层(20)； S30、采用旋涂工艺对纳米氧化铝材料进行处理，在P型半导体层(20)上形成氧化铝层(30)； S40、采用旋涂工艺对钙钛矿前驱体材料进行处理，在氧化铝层(30)上形成光敏钙钛矿层(40)； S50、采用真空蒸镀工艺对N型半导体材料进行处理，在光敏钙钛矿层(40)上形成N型半导体层(50)； S60、采用真空蒸镀工艺在N型半导体层(50)上形成缓冲层(60)； S70、采用真空蒸镀工艺对导电材料进行处理，在缓冲层(60)上形成背电极(70)。 7.根据权利要求6所述的钙钛矿红外探测器结构的制备方法，其特征在于：步骤S40具体包括： 称取适量的碘甲脒、碘甲胺、碘化铅和碘化亚锡； 然后加入体积比范围为3:1～5:1的N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶剂，室温搅拌至完全溶解，得到FA0.7MA0.3Pb0.5Sn0.5I3钙钛矿前驱体溶液； 将钙钛矿前驱体溶液旋涂在氧化铝层(30)上，并在旋涂过程中滴加氯苯反溶剂； 旋涂完毕后，进行退火处理，得到钙钛矿薄膜，形成光敏钙钛矿层(40)。 8.根据权利要求7所述的钙钛矿红外探测器结构的制备方法，其特征在于：步骤S40中： 称取的碘甲脒、碘甲胺、碘化铅和碘化亚锡的摩尔比为7：3：5：5； N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶剂的体积比为4：1； 得到的FA0.7MA0.3Pb0.5Sn0.5I3钙钛矿前驱体溶液的浓度为1.1mol/L； 旋涂钙钛矿前驱体溶液时，钙钛矿前驱体溶液的体积为120μL，旋涂仪的转速为6000转/分钟，加速度为3000转/分钟，时间为60秒；在旋涂至第45秒时，滴加350μL的氯苯反溶剂； 旋涂完毕后，在100℃下退火10分钟，得到厚度为440nm的钙钛矿薄膜，形成光敏钙钛矿层(40)。 9.根据权利要求8所述的钙钛矿红外探测器结构的制备方法，其特征在于： 步骤S10具体包括： 提供衬底(10)，对衬底(10)进行如下清洗处理：先用清洗剂超声清洗20分钟，然后依次用去离子水、无水乙醇、丙酮和异丙醇超声分别清洗20分钟，再烘干30分钟，最后用氮气再次清洁表面，经臭氧处理20分钟后备用； 步骤S20具体包括： 先将[6-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)丁基]膦酸溶解在乙醇中形成浓度为2mg/mL的溶液，然后将120μL的溶液旋涂在清洗处理后的衬底(10)上，其中：旋涂仪的转速为6000转/分钟，加速度为3000转/分钟，时间为30秒；旋涂完毕后，在100℃下退火10分钟，得到厚度为15nm的P型半导体层(20)； 步骤S30具体包括： 先将纳米氧化铝溶液按1:20的体积比稀释于异丙醇中，然后将150μL的稀释溶液旋涂在P型半导体层(20)上，其中：旋涂仪的转速为6000转/分钟，加速度为3000转/分钟，时间为30秒；旋涂完毕后，在120℃下退火20分钟，得到厚度为30nm的氧化铝层(30)； 步骤S50具体包括： 采用真空蒸镀工艺，在光敏钙钛矿层(40)上沉积富勒烯材料，得到厚度为28nm的N型半导体层(50)，其中：蒸镀速度为 步骤S60具体包括： 采用真空蒸镀工艺，在N型半导体层(50)上沉积浴铜灵材料，得到厚度为6nm的缓冲层(60)，其中：蒸镀速度为 步骤S70具体包括： 将器件放入真空镀膜机中后，先将机器内部的气压降至5×10-4Pa，再开始制备金属银电极；当银电极的厚度在0～5nm之间时，将蒸镀速度控制为之后厚度每增加5nm、则蒸镀速度提升最终将蒸镀速度保持在直至蒸镀结束。 10.一种红外成像芯片，其特征在于：包括： 光电探测器：为权利要求1～3中任一所述的钙钛矿红外探测器结构形成的阵列结构，所述阵列结构采用超快激光刻蚀工艺制备而成，用于将接收到的红外辐射信号转换为可读取的电流信号； TFT读出电路：与光电探测器电性连接，用于读取光电探测器输出的电流信号，根据读取结果形成对应图形，进行成像输出。 |