文献类型：学位论文

中文题名：真空蒸发法制备全无机钙钛矿光电探测器研究

作者：汪毅[1];

机构：[1]绍兴文理学院;

导师：徐海涛;绍兴文理学院

授予学位：硕士

语种：中文

中文关键词：双源共蒸;连续蒸发;CsPbBr3薄膜;紫外探测器;X射线探测器

中文摘要：全无机卤化物钙钛矿Cs Pb Br具有高的光吸收系数、可调节的直接带隙、长的载流子寿命和扩散长度等优异的光电特性,且制备工艺简单、稳定性好、原子序数高和抗辐射能力强,是新一代光电探测器的理想材料。与传统溶液法相比,真空双源蒸发法是制备薄膜均匀好、表面平整度高且易于实现大面积致密成膜的Cs Pb Br钙钛矿薄膜的有效方法。本论文主要采用双源蒸发法制备了Cs Pb Br钙钛矿薄膜及其紫外探测器和X射线探测器。首先,采用双源共蒸法制备Cs Pb Br薄膜及其紫外探测器。研究了不同Pb Br和Cs Br沉积速率比对薄膜物性的影响,结果表明当速率比为1.2时Cs Pb Br薄膜的立方相纯度最高且结晶性能最好,但薄膜的晶粒尺寸较小（～100nm）且晶界明显。通过衬底原位加温和后退火处理对薄膜质量进行改善,结果表明随着衬底温度从室温升高至200℃,薄膜的平均晶粒尺寸从100nm增加至1μm且薄膜结晶性得到了提高。但同时,薄膜的表面均方根粗糙度也由9.0nm增大到55.3nm,薄膜禁带宽度从2.351e V降至2.343e V。衬底加温显著改善了Cs Pb Br薄膜其紫外光电探测器的器件性能,衬底温度200℃时,器件具有最佳的器件性能,其开关比、光响应度、外量子效率、比探测率分别为4.73?10～4、3.33A/W、5.56?10 Jones、1020%。而后退火处理虽然也能钝化晶界,但对器件性能的改善效果不如衬底原位加温的方式明显,表明在双源共蒸法中衬底原位加温是改善薄膜质量和提升器件性能的最直接有效的途径。其次,采用连续蒸发法制备Cs Pb Br薄膜（20μm厚）X射线探测器。研究了Cs Br层和Pb Br层的厚度比对Cs Pb Br薄膜物性的影响,结果表明在厚度比为0.85时,可获得纯立方相结构的Cs Pb Br薄膜。但由于内应力过大会导致薄膜容易发生龟裂而脱离衬底的现象,而通过衬底原位加热的方式释放薄膜内应力可以有效解决薄膜龟裂的问题。纯立方相结构的Cs Pb Br薄膜X射线探测器的暗电流过大(10A量级)导致无法实现对不同剂量率X射线的有效探测,通过引入Cs PbBr相形成Cs Pb Br-Cs PbBr双相结构薄膜,可以将器件的暗电流下降两个数量级,至10A量级。器件最佳的灵敏度达到了2320μC Gycm,最低可探测剂量率为67n Gys。同时,器件的光电流与X光管的灯丝电流、电压及器件偏压之间均呈现出良好的线性关系。