新型有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料的光電器件應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)，新型有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料因?yàn)槠鋬?yōu)良的光電性質(zhì)，在太陽(yáng)能光伏電池和光電探測(cè)器中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。隨著人們對(duì)鈣鈦礦材料認(rèn)識(shí)的深化，其太陽(yáng)能電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率短短幾年就從最初的3.8％上升到目前的22.1%，并且在大面積制備技術(shù)中光電轉(zhuǎn)換效率有了突破性進(jìn)展。同時(shí)，將鈣鈦礦作為感光材料在光電器件中也被廣泛應(yīng)用，如制備光電探測(cè)器、光電晶體管等。本論文中我們圍繞有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦材料的光電應(yīng)用開(kāi)展了探索研究，并針對(duì)不同構(gòu)型的器件采用了

2、不同的鈣鈦礦合成方法。本論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)主要包括以下三個(gè)方面：
　　1.我們探索了在大氣環(huán)境下制備高品質(zhì)鈣鈦礦薄膜的簡(jiǎn)單方法，并將該方法用于優(yōu)化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的鈣鈦礦層，在電池器件的性能方面有了極大提高。針對(duì)在大氣環(huán)境下兩步法溶液合成的鈣鈦礦薄膜由于其晶粒尺寸大小不均勻且容易產(chǎn)生孔洞不致密的缺點(diǎn)，我們采用簡(jiǎn)單的碘甲胺溶液修復(fù)的方法，明顯改善了兩步法制備的薄膜的質(zhì)量。修復(fù)過(guò)的薄膜表現(xiàn)出長(zhǎng)的載流子壽命和低的缺陷密度以及高的復(fù)合

3、電阻，相應(yīng)的太陽(yáng)能電池的效率有了極大提升。該方法為鈣鈦礦電池的工業(yè)化制備提供了新思路。
　　2.我們探索了將鈣鈦礦材料與有機(jī)小分子材料結(jié)合構(gòu)成雜化異質(zhì)結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法并將其用作光電探測(cè)器，拓展了鈣鈦礦材料的應(yīng)用。我們采用C8BTBT作為有機(jī)材料，考慮到有機(jī)分子不穩(wěn)定的特點(diǎn)，我們采用通過(guò)共蒸碘甲胺與碘化鉛的方法在 C8BTBT薄膜晶體管表面制備了鈣鈦礦層，這種雜化器件結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)良的電學(xué)性質(zhì)和光電探測(cè)性能。器件的遷移率超過(guò)了5

4、 cm2V-1s-1，在473 nm激光的光響應(yīng)為30 A/W，響應(yīng)時(shí)間大約為0.1 s。通過(guò)改變有機(jī)活性層的無(wú)序度，在變溫實(shí)驗(yàn)中，我們解釋了雜化光電晶體管中光生載流子的輸運(yùn)特性。
　　3.我們通過(guò)將鈣鈦礦覆蓋在二維材料 MoS2場(chǎng)效應(yīng)晶體管的表面，極大的提升了光電晶體管的光探測(cè)性能。二維材料因?yàn)槠湫再|(zhì)穩(wěn)定，遷移率高，光電性能優(yōu)良等特點(diǎn)被廣泛研究，但由于二維材料原子級(jí)別的厚度導(dǎo)致其不能很好的吸收光，因此結(jié)合鈣鈦礦材料優(yōu)良的光電特性