基于PbS胶体量子点的高性能红外光伏探测器及其制备方法与流程

本发明涉及红外探测器，尤其涉及一种pbs胶体量子点高性能红外光伏探测器及其制备方法。

背景技术：

1、现有的制备红外探测器的材料insb和hgcdte制备成本过高且需要冷却，不利于红外探测器的推广开发。pbs cqds由于其在红外区域具有良好吸光性，带隙可调及其低成本溶液加工方法，良好兼容性而受到广泛关注。然而，pbs cqds载流子迁移率相对较低，很难满足作为红外材料使用的性能要求，因此需要找出一种可以降低光生载流子复合的材料，用以提高器件的光响应性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决pbs cqds载流子迁移率相对较低，无法满足作为单一红外材料使用的性能要求的问题，提出一种高性能红外光伏探测器及其制备方法。

2、基于pbs胶体量子点的高性能红外光伏探测器，其特征在于从下至上依次是石英衬底、ito阳极层、sno层、pcbm层、pbs cqds层和al阴极层。

3、基于pbs胶体量子点的高性能红外光伏探测器制备方法，其具体制备方法包括如下步骤:

4、s1，对ito石英衬底进行清洗；

5、s2，在清洗干净的衬底上直频磁控溅射法溅射一层sno薄膜，然后对sno薄膜退火；

6、s3，将退火后的sno薄膜放至室温，在其上面旋涂pcbm薄膜；

7、s4，在pcbm薄膜上旋涂pbs cqds薄膜；

8、s5，最后热蒸发al作为上电极。

9、上述步骤s1中，石英衬底的清洗是采用氨水、双氧水和去离子水按体积1:1:3混合后的混合液，在70-80 ℃下浸泡25-30 min清洗，清洗后将基底用流动的去离子水冲洗，并用高纯氮气吹干。

10、上述步骤s2中，生长sno薄膜的条件是ar(sccm):o2(sccm)=（40-45）:（10-15），溅射功率为20-30 w，溅射时间为25-30 min，溅射压强为0.2-0.3 pa；

11、sno薄膜的退火温度为250-300 ℃ ，恒温50-60min，设置管式退火炉的升温时间为25-30 min，退火后sno薄膜温度降至室温。

12、上述步骤s3中，pcbm溶液的溶质为pcbm粉末，溶剂为三氯甲烷，溶液浓度为5-10mg/ml。

13、上述步骤s4中，pbs cqds厚度为4-5 nm，浓度为20-30 mg/ml；溶剂为正辛烷，用tbai即四丁基碘化铵和甲醇5-10 mg/ml进行配体交换。

14、本发明为了获得高性能的红外光电器件，制备了一个新颖的红外光伏探测器结构，选择ito为基底，sno为电子传输层，pcbm为“桥梁”层，pbs cqds为红外光吸收层，制备了ito/sno/pcbm/pbs cqds异质结红外光伏探测器。

15、本发明中，sno具有宽带隙、低功函数、高光学透明度、良好的化学稳定性、高熔点和高电子迁移率等诸多优点。通过将pbs cqds与sno结合可制备成具有良好性能的红外探测器。相比于zno nws 作为空穴传输层，sno在这里充当电子传输层，可以有利于提高器件载流子的迁移率并改善器件的整流特性。

16、本发明通过使用直频磁控溅射法和旋涂法，制备了一种高性能红外光伏探测器。制备方法简单、有效、低能耗。与分子束外延、化学气相沉积和气相沉积等制备方法相比，该制备方法可重复性好、操作简便。器件在940 nm和850 nm光照下表现出明显的光电响，从而展示出该红外光伏探测器在光电探测领域具有重要的应用潜力。

技术特征：

1.基于pbs胶体量子点的高性能红外光伏探测器，其特征在于从下至上依次是石英衬底、ito阳极层、sno层、pcbm层、pbs cqds层和al阴极层。

2.基于pbs胶体量子点的高性能红外光伏探测器制备方法，其具体制备方法包括如下步骤:

3.如权利要求2所述的基于pbs胶体量子点的高性能红外光伏探测器制备方法，其特征在于步骤s2中，生长sno薄膜的条件是ar(sccm):o2(sccm)=（40-45）:（10-15），溅射功率为20-30 w，溅射时间为25-30 min，溅射压强为0.2-0.3 pa；sno薄膜的退火温度为250-300℃ ，恒温50-60 min，设置管式退火炉的升温时间为25-30 min，退火后sno薄膜温度降至室温。

技术总结
基于PbS胶体量子点的高性能红外光伏探测器及其制备方法，属于红外探测器制备领域。本发明高性能红外光伏探测器，从下至上依次是石英衬底、ITO阳极层、SnO层、[6,6]‑Phenyl C<subgt;61</subgt; butyric acid methyl ester（PCBM）层、PbS CQDs层和Al阴极层。制备方法包括清洁衬底、直频磁控溅射法生长SnO层、旋涂法制备PCBM 和PbS CQDs层，以及热蒸镀Al阴极层。本发明的器件对在近红外光区域具有良好的光响应，器件性能优异。

技术研发人员：唐利斌,钟和甫,田品,余黎静,姬荣斌
受保护的技术使用者：昆明物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13