一种PIN型胶体量子点红外探测器的光吸收层的制备方法技术

技术编号：41223730 阅读：36 留言：0更新日期：2024-05-09 23:42

本发明专利技术公开一种PIN型胶体量子点红外探测器的光吸收层的制备方法，其包括以下依次进行的步骤：将高氯酸锂和3,4‑乙烯二氧噻吩均匀混合，形成第一溶液；将预先制备的HgTe胶体量子点的水分散液与第一溶液混合均匀，得到第二溶液；将具有N型掺杂Bi<subgt;2</subgt;Se<subgt;3</subgt;涂覆层的导电玻璃/蓝宝石基底置于第二溶液的溶液界面上；将导电玻璃/蓝宝石基底作为工作电极与对电极、参比电极组成三电极体系进行后续薄膜生长；在工作电极上施加电压，电化学聚合，生成HgTe CQDs@PEDOT非掺杂光吸收层；取出工作电极并使用水/乙醇多次冲洗，真空干燥，得到HgTe CQDs@PEDOT中性光吸收层。本发明专利技术通过电化学原位聚合制备光吸收层，通过交换配体、形成导电网络帮助光生载流子分离提升胶体量子点PIN探测器的性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体材料，涉及一种量子点红外探测器,尤其是涉及一种pin型胶体量子点红外探测器的光吸收层的制备方法。

技术介绍

1、量子点红外探测器(qdip)在红外探测领域具有十分广阔的应用前景，同时由于qdip的有效载流子寿命长、暗电流低、工作温度高、对垂直入射光响应等优势，近年来高性能qdip已经成为研究的热点。胶体量子点(cqds)是纳米级半导体晶体，上面覆盖着表面活性剂分子并分散在溶液中，为过去十年中众多光电器件的发展助力，包括光伏电池(nature2006,442,180-183)、光电探测器(nat.photonics 2011,5,489-493)和发光器件(j.am.chem.soc.2011,133,1176-1179)。胶体量子点的一个关键优势是量子限制效应，通过调节量子点尺寸大小及形状可调节光电性能，在光伏器件中，掺杂的半导体cqds薄膜与金属或另一种半导体结合可形成完整的功能器件。材料和此类设备主要是为可见光应用而开发的，将此种材料应用扩展到红外探测领域十分必要。

2、在制备胶体量子点的过程中，合成过程中原始配体保留在胶体量子点表面，空间位阻增大，最终导致电子耦合不良的量子点薄膜。

技术实现思路

1、为解决现有技术中胶体量子点光生载流子传输较差的问题，本专利技术的目的是提供一种pin型胶体量子点红外探测器的光吸收层的制备方法，其通过电化学原位聚合制备光吸收层。

2、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：

4、s1、将高氯酸锂(liclo4)和3,4-乙烯二氧噻吩(edot)按照物质的量比1：5～20均匀混合，形成第一溶液；

5、s2、将预先制备的hgte胶体量子点(cqds)的水分散液与步骤s1中的第一溶液按照体积比1：5～10混合均匀，得到第二溶液；此时部分hgte胶体量子点的配体被3,4-乙烯二氧噻吩所取代；

6、s3、将具有n型掺杂bi2se3涂覆层的导电玻璃/蓝宝石基底置于步骤s2中的第二溶液的溶液界面上；

7、s4、将具有n型掺杂bi2se3涂覆层的导电玻璃/蓝宝石基底作为工作电极与对电极、参比电极组成三电极体系进行后续薄膜生长；

8、s5、在工作电极上施加2.0～2.5v的电压，电化学聚合30～60min；使部分配体交换的hgte胶体量子点被发生电化学聚合的3,4-乙烯二氧噻吩包裹并生长在ag2te层的下端，生成hgte cqds@pedot非掺杂光吸收层；

9、s6、取出工作电极并使用水/乙醇多次冲洗，50～80℃真空干燥24～48h，得到hgtecqds@pedot中性光吸收层。

10、进一步地，上述的步骤s2中，所述hgte胶体量子点的制备方法，其步骤为：将100目～200目的te粉溶解于三正辛基膦中获得1～5mol/l的te溶液；将27～35mg的hgcl2分散在4～10ml油胺中，在真空条件下80～100℃加热搅拌1～2h；完成后迅速移入ar气氛下的手套箱中降温至85～90℃，同时快速注入0.1～0.5ml的te溶液，保持85～110℃反应5～10min；反应后加入体积比为0.4～1.0ml：0.16～0.50ml：4～10ml的十二烷硫醇/三正辛基膦/四氯乙烯，进行淬灭反应；淬灭反应后立即将所得分散液从手套箱中移出并快速冷却室温，并使用等体积的异丙醇在4500～5500r.p.m下离心洗涤2～5min，并分散在水中备用。

11、本专利技术公开一种pin型胶体量子点红外探测器的光吸收层，其采用上述制备方法制备得到。

12、本专利技术还公开一种pin型胶体量子点红外探测器，其通过在上述的光吸收层上旋涂一层p型掺杂的ag2te材料得到。

13、由于采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下优越性：

14、该pin型胶体量子点红外探测器的光吸收层的制备方法，其通过电化学原位聚合制备光吸收层，通过交换配体、形成导电网络帮助光生载流子分离提升胶体量子点pin探测器的性能，电化学聚合的聚3,4-乙烯二氧噻吩能够有效分离光生电子、空穴，聚3,4-乙烯二氧噻吩的载流子迁移率可宽幅调节，能够进一步匹配器件调控；通过控制3,4-乙烯二氧噻吩的浓度，调节液相配体交换比例，通过调控高氯酸锂的浓度进一步控制聚3,4-乙烯二氧噻吩的分子量；通过控制原位聚合反应时间控制合成薄膜的厚度。

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【技术保护点】

1.一种PIN型胶体量子点红外探测器的光吸收层的制备方法，其特征是：其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的PIN型胶体量子点红外探测器的光吸收层的制备方法，其特征是：其步骤S2中，所述HgTe胶体量子点的制备方法，步骤为：将100目～200目的Te粉溶解于三正辛基膦中获得1～5mol/L的Te溶液；将27～35mg的HgCl2分散在4～10mL油胺中，在真空条件下80～100℃加热搅拌1～2h；完成后迅速移入Ar气氛下的手套箱中降温至85～90℃，同时快速注入0.1～0.5mL的Te溶液，保持85～110℃反应5～10min；反应后加入体积比为0.4～1.0mL：0.16～0.50mL：4～10mL的十二烷硫醇/三正辛基膦/四氯乙烯，进行淬灭反应；淬灭反应后立即将所得分散液从手套箱中移出并快速冷却室温，并使用等体积的异丙醇在4500～5500r.p.m下离心洗涤2～5min，并分散在水中备用。

3.一种PIN型胶体量子点红外探测器的光吸收层，其特征是：其采用权利要求1或2所述的制备方法制备得到。

4.一种PIN型胶体量子点红外探测器，其特征

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【技术特征摘要】

1.一种pin型胶体量子点红外探测器的光吸收层的制备方法，其特征是：其包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的pin型胶体量子点红外探测器的光吸收层的制备方法，其特征是：其步骤s2中，所述hgte胶体量子点的制备方法，步骤为：将100目～200目的te粉溶解于三正辛基膦中获得1～5mol/l的te溶液；将27～35mg的hgcl2分散在4～10ml油胺中，在真空条件下80～100℃加热搅拌1～2h；完成后迅速移入ar气氛下的手套箱中降温至85～90℃，同时快速注入0.1～0.5ml的te溶液，保持85～110℃反应5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭恺，张利学，刘凯，曹先存，王凯龑，
申请(专利权)人：中航凯迈上海红外科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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