摘要
近年来，钙钛矿材料因其吸收系数高、带隙可调、载流子迁移率高以及制备成本低等优势，在光电探测器领域备受青睐。在短短十余年的发展过程中，钙钛矿材料已在光电探测器的研究领域展现出巨大的应用潜力，特别是在高探测率和超快探测响应速度等方面表现突出。目前大多数钙钛矿光电器件的吸光层主要由多晶薄膜构成，多晶薄膜内部存在晶界，缺陷浓度较高，严重阻碍了钙钛矿光电探测器在响应度、探测率等性能方面的提升。钙钛矿单晶材料内部并不存在晶界，其载流子迁移率、扩散距离等电学性能要远优于多晶薄膜，是制备高性能光电探测器的优选材料。 钙钛矿单晶可分为两种类型：单晶块体和单晶薄膜，其中，单晶块体厚度过大，制备的光电探测器灵敏度较低、响应速度较慢，严重影响器件的性能。对于钙钛矿单晶薄膜，当前主流的生长方法包括两种：一种是在硅片或氧化铟锡（ITO）基板上直接生长单晶薄膜；另一种是在空穴传输层材料聚[双（4-苯基）（2，4，6-三甲基苯基）胺]（PTAA）上生长单晶薄膜。前者由于生长方法的限制，通常导致器件仅具有较为简单的结构，例如插指电极结构或横向结构，缺乏有效的传输层，从而影响器件的响应速度。后者虽然提供了传输层材料，但在溶液生长环境中不可避免地引入界面缺陷，这些缺陷限制了钙钛矿单晶薄膜与传输层之间的载流子注入，进而影响载流子的注入效率。上述因素共同制约了钙钛矿单晶光电探测器性能的进一步提升。 本研究围绕钙钛矿单晶薄膜的生长优化及钙钛矿单晶薄膜光电探测器的器件制备工艺优化开展研究，主要工作包括以下两个方面： 1、采用改进的空间限域法，通过控制施加在模具上方压力来调节MAP-bBr3晶体厚度，制备厚度为两微米、横向尺寸达毫米级的钙钛矿单晶薄膜，并展现出较高的结晶质量和较高的载流子迁移率。 2、采用模板剥离法，两侧蒸镀的功能层与钙钛矿单晶薄膜接触紧密，将有效改善载流子的注入和传输；同时，优化的器件结构以及考虑能带匹配等因素可实现高灵敏、响应快速的钙钛矿单晶薄膜光电探测器。 综上所述，本文利用空间限域法制备高质量、大尺寸的MAPbBr3钙钛矿单晶薄膜，然后采用模板剥离法在晶体两侧蒸镀传输层、电极材料，制备高性能光电探测器，为提升钙钛矿单晶薄膜光电探测器的性能提供了一种可行方案。
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