【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电探测，具体涉及一种宽带级联型胶体量子点阵列光电探测器。
技术介绍
1、红外光电探测器作为光电转换器件，常依赖于外延生长的碲镉汞、铟镓砷、锑化铟、铟砷锑等材料，其生长成本昂贵。在制备成为红外焦平面探测器器件的工艺中，常常存在互联倒装工艺，人们为了追求更小的像元和更大的面阵规格，互联工艺的难度成为了进一步缩小像元间距的重要阻碍。硅基材料器件技术的发展，使得以硅基材料器件为主的cmos（互补金属氧化物半导体）工艺已经可以将阵列器件的像元间距提升到亚微米量级，但其受限于硅基材料的带隙，其响应波段仅可做到近红外波段。随着红外光电探测器的应用场景的增加，人们对红外光电探测器的需求越来越多。为了寻找到一种既可以将阵列器件的像元间距进一步缩小以提升分辨率的同时，又可以将探测波段进一步拓展至短波、中波甚至长波波段的材料技术，经过研究者们数十年的研究发现一种溶液的纳米晶材料，后来被人们称为胶体量子点。根据各个材料体系的激子玻尔半径的不同，其带隙调谐的程度也会有显著差异，因而这种人造材料为现存材料赋予了新的活力，也为红外探测器的材料选择提供的丰富的材料库。目前，胶体量子点光电探测器的阵列型器件已经得到了开发，特别是已经将像素间距缩小至传统体材料难以企及的5微米以下，这为胶体量子点阵列型探测器的发展具有重要意义。然而，胶体量子点光电探测器仍然存在响应光谱窄等问题。
技术实现思路
1、针对现有胶体量子点光电探测器的不足，本专利技术提出了一种宽带级联型胶体量子点阵列光电探测器。通过将不同尺寸
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种宽带级联型胶体量子点阵列光电探测器，所述光电探测器在衬底上由各功能层构成，包括硅基读出电路，金属电极，光敏层，保护层，电子传输层和氧化铟锡（ito）透明导电级，所述光敏层为级联pbs胶体量子点光敏层，所述级联pbs胶体量子点光敏层，是尺寸从3 nm到10 nm不等的pbs胶体量子点堆叠形成的级联型pbs胶体量子点光敏层。
3、进一步的，级联pbs胶体量子点光敏层，采用典型的不同尺寸的pbs胶体量子点，其中各个尺寸pbs胶体量子点的层数大于5层。
4、进一步的，各个尺寸pbs胶体量子点形成层，均采用固相交换方法完成配体交换，所采用的配体包括正四丁基碘化铵（tbai）或者zni2。
5、进一步的，所述的硅基读出电路阵列规格为640 ×512。
6、进一步的，所述空穴传输层为edt包覆的pbs胶体量子点空穴传输层，具体是采用edt作为短链配体取代油酸长链配体，形成以空穴为主的pbs胶体量子点薄膜。
7、进一步的，所述的保护层包括氧化锌纳米晶或富勒烯薄膜，膜层厚度为2 nm-100nm。
8、进一步的，所述的电子传输层为金属氧化物层包括氧化锌、氧化锡或二氧化钛，采用磁控溅射法制备，厚度为20 nm-500 nm。
9、进一步的，所述的氧化铟锡透明导电级，采用磁控溅射法制备，厚度为100nm-2um。
10、本专利技术还提供了一种宽带级联型胶体量子点阵列光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
11、步骤1：将硅基读出电路进行金属电极的生长；
12、步骤2：进行空穴传输层的制备，将尺寸合适的pbs胶体量子点采用动态旋涂的方式，然后滴加足量的edt配体溶液，完成配体交换，重复多次以达到想要的空穴传输层厚度；
13、步骤3：光敏层的制备，级联型pbs胶体量子点薄膜，采用旋涂技术和固相交换方法完成配体交换，进行不同尺寸的pbs胶体量子点进行堆叠；
14、步骤4：保护层制备，采用氧化锌纳米晶作为保护层，采用旋涂的技术成膜；
15、步骤5：电子传输层制备，其采用技术为磁控溅射法，溅射厚度不低于20 nm；
16、步骤6：透明导电极ito薄膜层的制备，采用磁控溅射法，最终完成级联型胶体量子点阵列光电探测器的制备。
17、本专利技术提出的胶体量子点级联探测器，利用胶体量子点的带隙受尺寸调谐的特点，将不同尺寸的胶体量子点进行层层堆叠级联，从而实现胶体量子点光电探测器宽谱响应，这种级联型探测器进行阵列器件的开发，为实现紫外、可见、近红外到短波红外的宽谱成像提供了一种新的思路。
18、这种探测器的光敏层材料采用不同尺寸的pbs胶体量子点进行级联，具有优异的整流特性，增强了器件性能的宽波段响应特性，通过级联不同尺寸的pbs胶体量子点，其光敏层在紫外波段、可见波段和短波红外波段得到调控。该专利技术开发了一种以多种尺寸堆叠的胶体量子点作为光敏层，并称其级联结构，通过能带匹配设计以p-i-n为结构的光伏型探测器，并测试其从紫外到短波红外的宽光谱响应特性，最终以该结构开发了640×512的宽谱级联型胶体量子点焦平面阵列。
19、具体而言，按照本专利技术的上述技术构思与现有技术相比，主要具备以下的技术优势：
20、1、级联型pbs胶体量子点的层层堆叠技术，可以有效地解决胶体量子点响应窄的问题。
21、2、采用固相交换技术，可以有效解决大尺寸pbs胶体量子点液相交换问题，从而将光电探测器的响应波段拓展至2μm。
22、3、本专利技术工艺简单易行，设备价格低廉，无特殊要求，制备过程清洁无污染，适合于高生产率制备pbs胶体量子点阵列型光电探测。
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1.一种宽带级联型胶体量子点阵列光电探测器，所述光电探测器在衬底上由各功能层构成，包括硅基读出电路，金属电极，光敏层，保护层，电子传输层和氧化铟锡（ITO）透明导电级，其特征在于，所述光敏层为级联PbS胶体量子点光敏层，所述级联PbS胶体量子点光敏层，是尺寸从3 nm到10 nm不等的PbS胶体量子点堆叠形成的级联型PbS胶体量子点光敏层。
2.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，级联PbS胶体量子点光敏层，采用典型的不同尺寸的PbS胶体量子点，其中各个尺寸PbS胶体量子点的层数大于5层。
3.如权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，各个尺寸PbS胶体量子点形成层，均采用固相交换方法完成配体交换，所采用的配体包括正四丁基碘化铵（TBAI）或者ZnI2。
4.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的硅基读出电路阵列规格为640×512。
5.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述空穴传输层为EDT包覆的PbS胶体量子点空穴传输层，具体是采用EDT作为短链配体取代油酸长链配体，形成以空穴为主的PbS胶体量子点薄膜
6.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的保护层包括氧化锌纳米晶或富勒烯薄膜，膜层厚度为2 nm-100 nm。
7.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的电子传输层为金属氧化物层包括氧化锌、氧化锡或二氧化钛，采用磁控溅射法制备，厚度为20 nm-500 nm。
8.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的氧化铟锡透明导电级，采用磁控溅射法制备，厚度为100nm-2um。
9.一种宽带级联型胶体量子点阵列光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种宽带级联型胶体量子点阵列光电探测器，所述光电探测器在衬底上由各功能层构成，包括硅基读出电路，金属电极，光敏层，保护层，电子传输层和氧化铟锡（ito）透明导电级，其特征在于，所述光敏层为级联pbs胶体量子点光敏层，所述级联pbs胶体量子点光敏层，是尺寸从3 nm到10 nm不等的pbs胶体量子点堆叠形成的级联型pbs胶体量子点光敏层。
2.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，级联pbs胶体量子点光敏层，采用典型的不同尺寸的pbs胶体量子点，其中各个尺寸pbs胶体量子点的层数大于5层。
3.如权利要求2所述的光电探测器，其特征在于，各个尺寸pbs胶体量子点形成层，均采用固相交换方法完成配体交换，所采用的配体包括正四丁基碘化铵（tbai）或者zni2。
4.如权利要求1所述的光电探测器，其特征在于，所述的硅基读出...
【专利技术属性】
技术研发人员：田品，唐利斌，姬荣斌，袁绶章，陈珊，赵俊，孔金丞，赵恒，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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