本发明涉及光电探测器，具体涉及一种频率选择性响应光电探测器及其制备方法。
背景技术：
1、光通信在数据传输和收集方面引起了相当大的关注，这通常需要光发射、传输通道和光电探测器几个部分构成。然而，并非所有光通信应用都具有密封的光传输通道。自由空间耦合作为光通信的一个重要方面，在空对地信息交换、水下无线光通信、分布式光保真(li-fi)通信，甚至基于激光的雷达信号检测中都发挥着不可或缺的作用。受空气散射和太阳辐射干扰等因素的限制，当信号光传输到目标探测器时，信号会受到相当大的弱化，同时伴有相当大的宽谱干扰。尽管波长或基于滤波电路的频率选择策略通常用于解决这个问题，但波长选择策略不能在周围的广谱干扰中完全发挥作用，频率选择性光响应总是以锁相放大器等电子设备提取特定某一频率的目标信号。
2、作为空间耦合光通信应用，空对地和分布式li-fi通信对成本和系统复杂度都有很高的要求。且由于频率选择性总是依赖于外围电路，这不可避免地增加了接收器的体积和复杂性，阻碍了集成的进展，并且不能满足空对地和分布式li-fi通信的有效载荷和成本要求。
3、因此，亟需一种可在无额外系统集成的情况下实现信号选择性响应的光电探测器。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明提供了一种频率选择性响应光电探测器及其制备方法，该光电探测器的钙钛矿活性层在垂直方向上具有二维到三维再到二维的相组分分布，形成对称的反向内建电场，使光电探测器在不同频率下呈现差异性响应，且可屏蔽环境光的影响，在无额外系统集成的情况下实现信号的选择性响应。
2、本发明提供以下技术方案：
3、本发明第一方面提供了一种频率选择性响应光电探测器，所述光电探测器包括依次设置的透明导电基底、底层空穴传输层、多维钙钛矿活性层、顶部空穴传输层以及电极；所述多维钙钛矿活性层在垂直方向上具有二维到三维再到二维的相组分分布。
4、进一步地，所述多维钙钛矿活性层的分子式为a'2an-1bnx3n+1，其中a'为二维铵盐阳离子，a为三维铵盐阳离子，b为pb2+、sn2+、ge2+中的一种或多种，x为卤素，n为2-5；更优选地，所述二维铵盐阳离子包括苯乙基胺离子(pea+)、4-叔丁基苯甲基胺离子(tbba+)、辛基胺离子(oa+)、丁基胺离子(ba+)、乙基胺离子(ea+)中的一种或多种，所述三维铵盐阳离子包括ma+、fa+、cs+中的一种或多种。
5、进一步地，所述透明导电基底优选为ito或fto。
6、进一步地，所述底层空穴传输层的材料优选为pedot:pss或ptaa。
7、进一步地，所述顶部空穴传输层的材料优选为p3ht、spiro-ometad或ptaa。
8、进一步地，所述电极优选为银电极、金电极或铜电极。
9、进一步地，所述光电探测器对光响应具有频率选择性，例如可检测的-3db信号频率范围为0.1-10mhz。
10、进一步地，所述光电探测器的使用方法为：将所需传递的信号进行美国信息交换标准编码，以高频的闪烁激光为信号源对数据进行传输，放置在远距离处的光电探测器进行数据的捕获，随后将光电探测器探测到的信号重新解码转换成原始的信号。
11、本发明第二方面提供了一种第一方面所述的光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
12、(1)在透明导电基底上旋涂制备底层空穴传输层；
13、(2)将金属卤化物、三维铵盐及二维铵盐溶于极性溶剂中，得到钙钛矿前驱体溶液，以热铸法旋涂于底层空穴传输层上，退火干燥后得到所述多维钙钛矿活性层；
14、(3)在多维钙钛矿活性层上旋涂制备顶部空穴传输层；
15、(4)在顶部空穴传输层上蒸镀电极材料，制备得到所述光电探测器。
16、进一步地，所述制备方法还包括对透明导电基底进行清洗、臭氧处理的步骤，以提升透明导电基底表面亲水性；示例地，将透明导电基底置于清洗机中进行表面亲水处理15min-1h。
17、进一步地，步骤(1)中，将底部空穴传输材料与溶剂混合，得到底部空穴传输层前驱体溶液，然后旋涂于所述透明导电基底上，退火干燥后在透明导电基底上形成底层空穴传输层。
18、进一步地，步骤(2)中，所述金属卤化物为pbi2、sni2、gei2中的一种或多种；所述三维铵盐为mai、fai、csi中的一种或多种；所述二维铵盐为具有烷基链或者苯环的大位阻效应的二维铵盐，包括苯乙胺碘盐(peai)、4-叔丁基苯甲胺碘(tbbai)、辛基碘化胺(oai)、正丁基碘化胺(bai)、乙基碘化胺(eai)。
19、进一步地，步骤(2)中，所述金属卤化物与三维铵盐、二维铵盐的摩尔比根据所需多维钙钛矿活性层的分子式进行调配。
20、进一步地，步骤(2)中，所述极性溶剂优选为n，n-二甲基甲酰胺和/或二甲基亚砜。
21、进一步地，步骤(2)中，所述钙钛矿前驱体溶液中金属卤化物的浓度优选为0.5m-1.0m，例如0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m、1.0m，包括但不限于上述所列举的浓度。
22、进一步地，步骤(2)中，所述热铸法旋涂的具体操作为：对包含底层空穴传输层的透明导电基底进行加热处理，加热至90-120℃，然后将钙钛矿前驱体溶液旋涂在底层空穴传输层上；所述旋涂转速为2000-5000rpm，旋涂时间为20-60s。
23、进一步地，步骤(2)中，所述退火干燥的温度为100-150℃，退火干燥的时间为10-60min。
24、进一步地，步骤(3)中，将顶部空穴传输材料溶于溶剂中，得到顶部空穴传输层前驱体溶液，然后旋涂于所述多维钙钛矿活性层上，制备得到底层空穴传输层；所述顶部空穴传输层前驱体溶液的浓度可为10mg/ml-30mg/ml。
25、本发明的有益效果：
26、1.本发明提供了一种光电探测器，包括依次设置的透明导电基底、底层空穴传输层、多维钙钛矿活性层、顶部空穴传输层以及电极，其中多维钙钛矿活性层在垂直方向上具有二维到三维再到二维的相组分分布，在光电探测器内形成对称的反向内建电场，使其在不同光频率下呈现差异性响应，从而实现目标频率信号捕捉，且可屏蔽环境光的影响。
27、2.本发明还提供了一种上述光电探测器的制备方法，其中具有二维到三维再到二维的相组分分布的多维钙钛矿活性层可通过引入二维铵盐并结合热铸法制备得到，该制备方法简单、易操作且条件易控，适于批量化生产；另外，可通过调整二维盐的种类调节频率选择的波段范围，以及通过控制双层空穴传输层以及钙钛矿活性层的厚度来调控内建电场的大小。
28、3.本发明所提供的光电探测器在不包含其它光学、机械结构的情况下，可实现频率选择性响应，大大简化了光通讯系统的结构，不仅降低成本且有利于系统的小型化和集成化，具有极大的应用价值。
1.一种频率选择性响应光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括依次设置的透明导电基底、底层空穴传输层、多维钙钛矿活性层、顶部空穴传输层以及电极；所述多维钙钛矿活性层在垂直方向上具有二维到三维再到二维的相组分分布。
2.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述多维钙钛矿活性层的分子式为a'2an-1bnx3n+1，a'为二维铵盐阳离子，a为三维铵盐阳离子，b为pb2+、sn2+、ge2+中的一种或多种，x为卤素，n为2-5；
3.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述透明导电基底为ito或fto；
4.根据权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述光电探测器可检测的-3db信号频率范围为0.1-10mhz。
5.一种权利要求1-4任一项所述的光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对透明导电基底进行清洗、臭氧处理的步骤。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述金属卤化物为pbi2、sni2、gei2中的一种或多种；
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述钙钛矿前驱体溶液中金属卤化物的浓度为0.5m-1.0m。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述热铸法旋涂的具体操作为：对包含底层空穴传输层的透明导电基底进行加热处理，加热至90-120℃，然后将钙钛矿前驱体溶液旋涂在底层空穴传输层上；
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述退火干燥的温度为100-150℃，时间为10-60min。
