旗开得胜 光探测器制备与测试
一、 实验目的
了解光探测器的制备、基本原理和光探测器基本参数的测试 二、 实验原理 1. 光探测器原理
本实验提到的光探测器是以无机卤素钙钛矿材料（CsPbBr3）作为有源层的平面结构探测器（如图1）。CsPbBr3属于一种半导体材料，其禁带宽度大约在2.4 eV，所以能吸收波长小于512nm的光，从而实现电子从价带到导带的跃迁。当有波长相当的光照射在探测器的有源层时，由于载流子的跃迁，在价带和导带会产生大量的电子空穴对。并且，电极两端的电势差使得载流子们定向移动，产生电流。但是，在没有光照的情况下，本征载流子的浓度极低，在电压下电流几乎为零。我们利用CsPbBr3材料对光的敏感性，通过对探测器电流的反馈，来实现光的探测。
2. 光探测器的基本参数
光探测的基本参数包括：EQE（外量子效率）、响应时间和开关比。
外量子效率（External Quantum Efficiency, EQE）是光电探测器的主要性能指标之一，其数值为收集到的电子数与入射光子数之比。当光子入射到光敏器材的表面时，部分光子会激发光敏材料产生电子空穴对，形成电流，此时产生的电子与所有入射的光子数之比称为外量子效率。外量子效率越大，探测器的性能越优。
响应时间是反映探测器响应快慢的一个参数。这里定义为当光照射在探测器有源层时，电流会迅速变化，电流值从最终数值的10%到90%所需的时间。响应时间越快，说明探测
1
读万卷书 行万里路
旗开得胜 器对光的响应越灵敏，探测器的性能越好。
开关比指的是探测器的光电流与暗电流之比。在暗电流一定的情况下，开关比越大则意味着光电流越大，探测器的探测越明显。
三、 实验内容 1. 探测器的制备
选择一个沟道距离为50μm的硅衬底电极，将CsPbBr3纳米片均匀的滴在电极上，再将电极放置在热班上烘烤，直至溶剂完全蒸发，在电极上形成均匀的薄膜。即得到一个平面结构探测器。
图1 平面结构探测器
2. I-T曲线
用探针将探测器固定在样品台上，两端加一定的电压，打开激光器，将光斑对焦在探测器的有源层处。在激光器与探测器之间放置一个快门，保证光斑以一定的时间间隔移除与聚焦到探测器表面。记录一定时间段下的电流值，并作图。
2
读万卷书 行万里路
旗开得胜 1098732100505Current (μA) 3.63mW/mm2 0.717mW/mm2 0.067mW/mm2100Time (s)图2 I-T曲线
3. 外量子效率测试
将上述样品台安装在设备上，连接好线路。打开总电源、电脑、氙灯、抽气系统、快门、光谱仪和控制台。打开电压控制软件，设置所需的电压。进入测试软件，连接全部仪器。仪器连接成功后，打开控制台照明光源，点击“运行”“仪器控制”“打开快门”，调整探测器位置使其对准光斑，点击“写入样品位置”。关闭控制台照明光源，设置测试波长范围以及面积因子，点击“运行定标扫描”。即开始测试。测试结束后，将数据按EXCEL的格式导出并作图。所有测试结束后，点击“断开全部仪器”，并且所有设备关闭。
10080EQE (%)6040200350 1V 3V 5V 7V 9V 400450500550600650Wavelength (nm)
图3 EQE曲线
3
读万卷书 行万里路
