碲化银-硒化锌核壳结构量子点材料、制备方法及光电探测器

本发明涉及光电材料与探测，特别地涉及一种碲化银-硒化锌核壳结构量子点材料、制备方法及光电探测器。

背景技术：

1、近年来，具有近红外（nir）区域吸收和发射的材料越来越受关注，尤其是在光电探测器和光伏等应用中。传统的光电探测器多以硅及其化合物以及ⅲ-ⅴ族化合物组成。但这些存在制备工艺复杂、成本高以及不易集成的缺点，需要开发一种新材料将其替换。胶体量子点作为一种新型的纳米半导体材料，具有量子限域效应、量子隧穿效应、表面效应及多重激子效应，同时制备成本低，带隙可调等特点，已经在各类光电器件上得到了广泛应用。而传统的近红外量子点通常含有cd、hg或pb等重金属元素，存在对自然环境和人体健康造成危害的影响，阻碍了量子点近红外光电探测器的商业化。因此，开发不含有重金属元素的近红外量子点具有重要意义。此外，通过在裸核量子点外层包覆一层壳层材料，形成核壳结构，这样可以有效的钝化量子点表面，保护核量子点，将使其免受表面缺陷态以及环境化学状态的影响，提高稳定性。因此，合理设计生长核壳结构量子点，可以获得具有高载流子生成效率的量子点，进而最终实现高性能的量子点近红外光电探测器。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种碲化银-硒化锌核壳结构量子点材料、制备方法及光电探测器，以解决现有的近红外量子点材料存在的具有重金属元素、表面缺陷态、其制备工艺复杂、成本高等问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种碲化银-硒化锌核壳结构量子点的制备方法，包括以下步骤:

3、s1：分别制备碲前驱物、锌前驱物、硒前驱物；

4、s2：将醋酸银分散在1-十二硫醇中，在120℃下脱气30min；

5、s3：120℃注入s1中所得碲前驱物，反应5min；再次注入s1中所得碲前驱物，反应5min；其后进行淬灭，等待自然降温至室温，得到碲化银量子点；

6、s4：将s3中所得碲化银量子点进行纯化，重新溶解于1-十二硫醇中，得到碲化银量子点溶液；

7、s5：将碲化银量子点溶液在在120℃下脱气30min，升温至190℃，先注入步骤s1中所得锌前驱物、再注入步骤s1中所得硒前驱物。然后升温至230℃，并保温50min，其后进行淬灭，等待自然降温至室温，即得碲化银-硒化锌核壳量子点。

8、进一步，步骤s1中，将碲块分散于正三丁基磷中，得到碲前驱物；将硬脂酸锌分散到1-十八烯中得到锌-十八烯悬浊液中，得锌前驱物；将硒粉分散到1-十八烯中，得硒前驱物。

9、进一步，步骤s1中，碲前驱物中碲块的浓度为0.2-0.3mmol/ml；锌前驱物中硬脂酸锌的浓度为0.2-0.3 mmol/ml，硒前驱物中硒粉的浓度为0.2-0.3 mmol/ml；

10、进一步，步骤s2中，醋酸银和1-十二硫醇的质量体积比是60-70:5-15 mg/ml；

11、进一步，纯化包括以下步骤：将碲化银量子点与甲苯按体积比1：3混合，再以4000转/秒的速度离心3min，取上清液加入体积为碲化银量子点2倍的乙醇中，再以12000转/秒的速度离心3min, 然后分散在1-十二硫醇溶液中，得到碲化银量子点的1-十二硫醇溶液。

12、进一步，步骤s5中所加入的锌前驱液与溶剂的体积比为0.2-1.5：5-10，硒前驱液与溶剂的体积比为0.2-1.5：5-10。

13、一种光电探测器，其光电导材料由上述的碲化银/硒化锌核壳量子点材料制成。

14、本发明所产生的有益效果为：

15、1、本发明制备的碲化银-硒化锌核壳结构量子点材料是一种新型的半导体量子点材料，在近红外波段具有良好的光吸收能力，通过合理设计生长硒化锌壳层材料构筑核壳结构，有效解决了现有的量子点材料存在的大量的表面缺陷态等问题，提升了材料光生载流子的生成能力。

16、2、本发明提供了一种基于碲化银-硒化锌核壳结构量子点的光电探测器，该器件可以在光激发下将量子点中产生的载流子有效分离，并通过外电路读出，从而实现高性能的近红外光电探测，相比于传统近红外光电探测器，有效解决了其对自然环境和人类有害、工艺复杂、不易集成且成本高等问题。

技术特征：

1.一种碲化银-硒化锌核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的碲化银-硒化锌核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，步骤s1中，将碲块分散于正三丁基磷中，得到碲前驱物；将硬脂酸锌分散到1-十八烯中，形成锌-十八烯悬浊液，得锌前驱物；将硒粉分散到1-十八烯中，得硒前驱物。

3.根据权利要求2所述的碲化银-硒化锌核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，步骤s1中，碲前驱物中碲块的浓度为0.2-0.3mmol/ml；锌前驱物中硬脂酸锌的浓度为0.2-0.3mmol/ml，硒前驱物中硒粉的浓度为0.2-0.3 mmol/ml。

4.根据权利要求1所述的碲化银-硒化锌核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，步骤s2中，醋酸银和1-十二硫醇的质量体积比是60-70:5-15 mg/ml。

5.根据权利要求1所述的碲化银-硒化锌核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，步骤s4中，纯化包括以下步骤：将碲化银量子点与甲苯混合，离心取上清液加入体积为碲化银量子点2倍以上的乙醇中，再离心后，分散在1-十二硫醇溶液中，得到碲化银量子点的1-十二硫醇溶液。

6.根据权利要求1所述的碲化银-硒化锌核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，步骤s5中所加入的锌前驱液与溶剂的体积比为0.2-1.5：5-10，硒前驱液与溶剂的体积比为0.2-1.5：5-10。

7.一种碲化银-硒化锌核壳结构量子点材料，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的碲化银/硒化锌核壳结构量子点的制备方法制得。

8.一种光电探测器，其特征在于，其光电导材料包括权利要求7所述的碲化银-硒化锌核壳结构量子点材料。

技术总结
本发明提供了一种碲化银‑硒化锌核壳结构量子点材料、制备方法及光电探测器，在近红外波段具有良好的光吸收能力，通过合理设计生长硒化锌壳层材料构筑核壳结构，有效解决了现有的量子点材料存在的大量的表面缺陷态等问题，提升了材料光生载流子的生成能力。基于碲化银‑硒化锌核壳结构量子点的光电探测器能够在光激发下将量子点中产生的载流子有效分离，并通过外电路读出，从而实现高性能的近红外光电探测，相比于传统近红外光电探测器，有效解决了其对自然环境和人类有害、工艺复杂、不易集成且成本高等问题。

技术研发人员：王彬玉,童鑫,王志明,李鑫,罗晶莹,赵宏洋
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11