CN116632098A - 一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器及其制备方法 - Google Patents

一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116632098A
CN116632098A CN202310705741.9A CN202310705741A CN116632098A CN 116632098 A CN116632098 A CN 116632098A CN 202310705741 A CN202310705741 A CN 202310705741A CN 116632098 A CN116632098 A CN 116632098A
Authority
CN
China
Prior art keywords
quantum dot
lead sulfide
lead
zinc oxide
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310705741.9A
Other languages
English (en)
Inventor
尹行天
张聪
钱国江
阙文修
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202310705741.9A priority Critical patent/CN116632098A/zh
Publication of CN116632098A publication Critical patent/CN116632098A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/109—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN heterojunction type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/032—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035209—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions comprising a quantum structures
    • H01L31/035218—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions comprising a quantum structures the quantum structure being quantum dots
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

本发明公开了一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器及其制备方法，近红外光电探测器包括自下而上依次为衬底、由射频磁控溅射工艺制备的非晶铟镓锌氧化物薄膜、图案化的铝电极、基于固相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜和基于液相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜；在衬底上沉积一层透明的非晶铟镓锌氧化物薄膜；沉积一层碘封端的硫化铅量子点薄膜，随即旋涂一层基于液相配体交换工艺的碘封端硫化铅量子点薄膜；将液相配体交换工艺与固相配体交换工艺的优点相结合，构建了三层异质结，提升了器件的比探测率、光响应度、响应速度及空气稳定性等探测性能。

Description

一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探 测器及其制备方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，涉及一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器及其制备方法。
背景技术
物联网时代，近红外光电探测器广泛应用于近红外成像、自动驾驶、工业自动化、安全与环境监测及光谱学等领域。目前，商业化红外光电探测器多采用InGaAs、HgCgTe等传统的半导体材料作为光敏层。其原料成本高昂，制备过程依赖于高温、高真空度工艺，对衬底与结晶度有较高的要求且无法与柔性电子集成，上述问题使其具有高昂的生产成本与设备投资，这阻碍了红外光电探测器更广泛的应用。随着量子点、钙钛矿等纳米光敏半导体材料的迅速发展，量子点基近红外光电探测器作为低成本近红外光电探测器可靠的候选材料，而受到广泛的关注。
作为一种零维纳米材料，量子点具有量子限域效应，其带隙可随量子点尺寸调谐。量子点可通过溶液法制备，并可采用旋涂法、刮涂法、喷涂法等工艺沉积，具有原料成本低、制备工艺简单且设备投资低等优点。此外，量子点具有高的吸收系数，纳米级的量子点薄膜便可实现对入射光的吸收，因此被认为适用于柔性器件。目前，量子点在光电探测领域的应用主要受限于量子点薄膜较低的载流子迁移率和较高的缺陷态浓度。前者限制了量子点基器件的光响应度与比探测率，后者则限制了量子点基器件的响应速度。
通过构建硫化铅量子点薄膜/非晶氧化铟镓锌异质结的方式，弥补量子点薄膜载流子迁移率低导致器件的比探测率与光响应度低的缺点。在该异质结中，硫化铅量子点层负责入射光的吸收并产生光生载流子。光生载流子扩散至异质结界面后分离，光生电子注入非晶氧化铟镓锌层中，光生空穴留在硫化铅量子点层中。光生电子在偏压的作用下经过高载流子迁移率的非晶氧化铟镓锌层参与外电路的循环，在与光生空穴复合前使光电导增益显著提升，从而使器件的比探测率与光响应度提升。
目前，已报道的器件结构为将基于固相配体交换的硫化铅量子点薄膜与非晶氧化铟镓锌薄膜构成异质结。通过热注射法合成的硫化铅量子点带有长链油酸配体，这阻碍了量子点间载流子的传输。因此通常采用配体交换工艺将长链配体替换为短链配体。固相配体交换工艺是传统的配体交换工艺。通过将油酸封端的量子点墨水旋涂成膜，并将短链配体溶液覆盖其上的方式完成配体交换。基于该工艺的器件存在以下弊端：
1.为保证配体交换完成程度，固相配体交换工艺的作用对象仅限于10纳米以下的薄膜。因此需要重复上述步骤，逐层旋涂以获得足够厚的薄膜。该过程繁琐复杂，难以自动化，良品率低。同时，绝大部分量子点墨水与溶剂在旋涂过程中被浪费。
2.在固相配体交换中，不可避免地造成量子点薄膜的破裂，使得量子点薄膜质量下降，载流子迁移率降低，导致器件比探测率、光响应度低。
3.基于固相配体交换的硫化铅量子点薄膜暴露在空气中易被氧化，使器件空气稳定性降低。
考虑上述问题，新兴的液相配体交换工艺受到关注。液相配体交换工艺即在成膜前，便将量子点溶解于溶剂中，在液相与液相间完成配体交换。完成配体交换的硫化铅量子点可直接溶解于溶剂中配制为量子点墨水，并通过旋涂技术直接沉积。相比于固相配体交换工艺，液相配体交换工艺显著地简化了工艺步骤，使器件制备的可重复性提升，避免了量子点墨水与溶剂的浪费，更加适合于自动化的工业生产。此外，可直接调控液相配体交换工艺所制备的量子点墨水的浓度以调控量子点薄膜的膜厚。所制备的量子点薄膜表面形貌平整，电学性能及空气稳定性好。所制备的器件具有更优的比探测率与光响应度。目前，基于液相配体交换工艺的硫化铅量子点薄膜尚未应用于光电导型光电探测器中。但是基于液相配体交换工艺的器件的也存在其固有的缺点，由于更高的缺陷态密度，这类基于液相配体交换工艺制备的器件响应速度慢于基于固相配体交换工艺的器件。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器及其制备方法，使器件具有更高的比探测率和光响应度，更优的空气稳定性及更快的响应速度，制备工艺更简化，生产成本更低。
为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现：
一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器，自下而上依次为衬底、由射频磁控溅射工艺制备的非晶铟镓锌氧化物薄膜、图案化的铝电极、基于固相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-TABI)和基于液相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-I)。
进一步，基于固相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-TABI)和基于液相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-I)总厚度为40-320纳米。
进一步，基于固相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-TABI)厚度为10-20纳米。
进一步，基于液相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-I)厚度为30-300纳米。
进一步，射频磁控溅射制备非晶铟镓锌氧化物薄膜所用非晶铟镓锌氧化物靶材中铟、镓、锌元素比为1：1：1，工作压强为0.37帕，功率为60瓦，溅射时间为5分钟。
进一步，所述衬底为白玻璃衬底、塑料柔性衬底或纸质衬底。
三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，在清洁并干燥的衬底上借助射频磁控溅射工艺沉积一层非晶铟镓锌氧化物薄膜；该薄膜经退火后借助掩膜板与热蒸发镀膜技术完成铝电极图案化；
步骤2，借助旋涂技术在步骤1所获样品上采用固相配体交换工艺沉积一层碘封端的硫化铅量子点薄膜；
步骤3，借助旋涂技术将由液相配体交换工艺所制备的碘封端的硫化铅量子点墨水沉积在步骤2所获样品上，即得到三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器。
进一步，所述步骤2具体为：
步骤2.1，将2mmol氧化铅溶解于10mL十八烯与1.5mL油酸的混合液中，并借助舒伦克线反应系统抽至真空，逐渐升温至95℃维持该状态，直至浑浊的氧化铅溶液转变为澄清的铅前驱液，借助舒伦克线反应系统使用惰性气体反复清洗铅前驱液，确保其干燥、无氧；在惰性气体环境下将铅前驱液升温至120℃，将10mL0.2mol/L的六甲基二硅硫烷的十八烯溶液迅速注入反应体系中，随后立即用冰水浴冷却反应体系至35℃；
步骤2.2，通过向步骤2.1的反应产物中注入25mL丙酮使反应彻底停止，加入20mL甲醇使反应体系分层并移除上清液；继续加入过量丙酮使反应产物沉淀，移除上清液，加入甲苯使沉淀溶解；重复上述步骤三次获得固体产物，真空干燥过夜，获得油酸封端的硫化铅量子点；
步骤2.3，将步骤2.2所获得的油酸封端的硫化铅量子点溶解于正辛烷溶液，获得浓度为5-50mg/mL的油酸封端的量子点墨水；
步骤2.4，借助旋涂技术，将上述油酸封端的量子点墨水在衬底上以3000转每分钟的转速，旋涂20秒；
步骤2.5，随即在样品上覆盖浓度为10mg/mL的四丁基碘化铵的甲醇溶液60秒，完成“固相-液相”间的配体交换；借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将上述液体甩离样品；
步骤2.6，在样品上覆盖甲醇溶液，并借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将甲醇溶液甩离样品；重复步骤2.6两次以清洗掉油酸与多余的四丁基碘化铵，即获得一层PbS-TBAI薄膜；
步骤2.7，重复步骤2.4-步骤2.6一到三次，以获得足够厚的PbS-TBAI薄膜；
步骤2.8，步骤2.6所获样品不退火或者在空气环境中以50℃到150℃退火10分钟。
进一步，所述步骤3具体为：
步骤3.1，将2mmol氧化铅溶解于10mL十八烯与1.5mL油酸的混合液中，并借助舒伦克线反应系统抽至真空，逐渐升温至95℃维持该状态，直至浑浊的氧化铅溶液转变为澄清的铅前驱液，借助舒伦克线反应系统使用惰性气体反复清洗铅前驱液，确保其干燥、无氧；在惰性气体环境下将铅前驱液升温至120℃，将10mL0.2mol/L的六甲基二硅硫烷的十八烯溶液迅速注入反应体系中，随后立即用冰水浴冷却反应体系至35℃；
步骤3.2，通过向步骤3.1的反应产物中注入25mL丙酮使反应彻底停止，加入20mL甲醇使反应体系分层并移除上清液；继续加入过量丙酮使反应产物沉淀，移除上清液，加入甲苯使沉淀溶解；重复上述步骤三次获得固体产物，真空干燥过夜，获得油酸封端的硫化铅量子点；
步骤3.3，将油酸封端的硫化铅量子点溶解于正己烷中，获得浓度为10mg/mL的油酸封端的量子点的正己烷溶液；
步骤3.4，将上述量子点的正己烷溶液与碘化铅与醋酸铵的N,N-二甲基甲酰胺溶液等体积混合其中，碘化铅的浓度为0.1mol/L，醋酸铵的浓度为0.04mol/L；将混合液剧烈搅拌至分层，移除上清液；通过加入正己烷清洗黑色量子点溶液，加入10mL甲苯并离心使量子点沉降，移除上清液并真空干燥十分钟，获得碘封端量子点粉末；
步骤3.5，将碘封端量子点粉末以50-200mg/mL的浓度溶解于体积比为10：3：2的丁胺、戊胺、己胺混合溶液中，并以2500转每分钟的转速旋涂60秒碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-I)。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)借助于射频磁控溅射工艺，在衬底上沉积一层透明的非晶铟镓锌氧化物薄膜。通过适当的退火工艺完成上述样品的退火后，借助热蒸发镀膜机与掩膜板完成图案化。借助固相配体交换工艺，在图案化的衬底上沉积一层碘封端的硫化铅量子点薄膜(PbS-TBAI)。随即，继续旋涂一层基于液相配体交换工艺的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-I)完成三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器的制备。与传统的仅基于固相配体交换工艺的器件相比，本发明通过进一步地沉积基于液相配体交换的硫化铅量子点薄膜(PbS-I)。将液相配体交换工艺与固相配体交换工艺的优点相结合，构建了三层异质结，提升了器件的比探测率、光响应度、响应速度及空气稳定性等探测性能。
(2)仅基于液相配体交换工艺的器件尚未报道，但与之相比，本发明通过在基于液相配体交换的硫化铅量子点薄膜(PbS-I)与非晶氧化铟镓锌薄膜(a-IGZO)之间，引入一层基于固相配体交换的量子点薄膜(PbS-TBAI)，构建了三层异质结，提升了器件的响应速度，并维持了高水平的比探测率、光响应度及响应速度。在本发明中，缺陷态浓度更低的基于固相配体交换的量子点薄膜(PbS-TABI)相当于钝化层，起到了“层钝化”的作用，保持高水平的空气稳定性，其与非晶氧化铟镓锌的接触使得光生载流子在异质结界面处得以快速分离，保证了器件的高响应速度。
本发明与仅基于固相配提交换器件及仅基于液相配体交换器件探测性能对比见表1。
表1本发明与仅基于固相配提交换器件及仅基于液相配体交换器件探测性能对比
(3)在本发明中，主要由基于液相配体交换的量子点薄膜(PbS-I)实现对入射光的吸收，基于固相配体交换的量子点薄膜的逐层旋涂次数可控制在三次及以下。基于液相配体交换的硫化铅量子点薄膜可通过调节前驱液浓度，直接获得厚度超过100纳米的高质量薄膜，实现对入射光的充分吸收，避免了固相配体交换工艺中逐层旋涂次数过多导致的操作复杂、可重复性差、量子点薄膜质量恶化及溶剂浪费等问题。
基于固相配体交换的PbS-TBAI薄膜起到钝化作用，优化异质结间的载流子传输，其厚度为10-20纳米，经试验发现PbS-TBAI薄膜若超过20纳米，则会出现工艺繁琐、良品率降低及缺陷增多等困扰。基于液相配体交换的PbS-I薄膜主要起到入射光吸收的作用，膜厚不应低于30纳米也不能太厚，其厚度控制在30-300纳米以保证对入射光的吸收，若膜厚若超过300纳米，则会造成量子点墨水的浪费、薄膜质量下降及暗电流增大等问题。
附图说明
图1为本发明的器件结构示意图；
图2为实施例1所制备的红外光电探测器的典型的暗态下电流-电压曲线及近红外光照射下的电流-电压曲线图；
图3为实施例1所制备的红外光电探测器在近红外光照射下的比探测率与光响应度随入射光功率的变化曲线图；
图4为实施例1所制备的红外光电探测器的瞬态响应曲线图；
图5为实施例1所制备的红外光电探测器的响应速度随入射光功率的变化曲线图；
图6为基于固相配体交换工艺的双层异质结器件相比于本发明所设计的三层异质结器件典型的暗态下电流-电压曲线及近红外光照射下的电流-电压曲线图；
图7为仅基于固相配体交换的双层异质结器件与本发明所设计的三层异质结器件典型的比探测率、光响应度随入射光功率的变化曲线图；
图8为仅基于液相配体交换的双层异质结器件相比于本发明所设计的三层异质结器件的瞬态响应曲线图；
图9为仅基于液相配体交换的双层异质结器件的比探测率与光响应度随入射光功率的变化曲线图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器的制备方法：
借助舒伦克线合成设备与热注射工艺制备硫化铅胶体量子点，并利用有机溶剂的极性，完成量子点的清洗，并真空干燥获得油酸封端的量子点粉末。将上述量子点粉末以低浓度溶解于正己烷溶液中，与碘化铅与醋酸铵的N,N-二甲基甲酰胺溶液混合，剧烈震荡至相转移。移除正己烷上清液，并反复使用正己烷清洗黑色量子点溶液。加入甲苯，搅拌，离心，使碘封端量子点沉降。移除上清液，真空干燥获得碘封端量子点粉末。该过程成为液相配体交换工艺。通过射频磁控溅射工艺在衬底上沉积一定厚度的非晶氧化铟镓锌透明半导体薄膜，退火后借助掩膜板与热蒸镀法完成图案化。借助旋涂机在图案化的样品上沉积一层油酸封端的硫化铅量子点薄膜，随即覆盖四丁基碘化铵的甲醇溶液60秒，甩离，覆盖甲醇溶液，甩离，覆盖甲醇溶液，甩离，即获得一层基于固相配体交换工艺的PbS-TBAI薄膜。重复上述步骤多次，以获得足够厚的PbS-TBAI薄膜。借助旋涂机在上述样品的基础上将基于液相配体交换工艺的碘封端量子点墨水旋涂成膜，即获得图1所示的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器。
一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器的制备方法，包括以下步骤：
1)在反应体系中移入10mL十八烯、1.5mL油酸及0.446克黄色氧化铅。借助舒伦克线合成系统，将反应体系抽至真空并搅拌。待反应体系中无气泡后，升温至95℃，直至黄色氧化铅完全溶解，黄色氧化铅的十八烯溶液变得澄清透明。该过程约2小时以上。通过向反应体系通入氮气并抽出的方式，清洗反应体系，使其彻底隔绝水、氧。待反应体系升温至120℃后，快速注入10mL含有210微升六甲基二硅硫烷的十八烯溶液。随机立即将反应体系冷水浴降温至室温。
2)向步骤1)所获黑色溶液加入足量(约10mL)甲醇至分层，将含有油酸的上清液移除。向下层含有量子点的黑色溶液中加入过量丙酮(约100mL)至量子点沉降，离心以移除上清液。加入少量甲苯(约1mL)溶解量子点。重复上述过程三次，以清洗量子点，移除多余的油酸配体。真空干燥，获得油酸封端的硫化铅量子点粉末。
3)将步骤2)所获得小尺寸量子点粉末以10mg/mL的浓度溶解于正己烷中，并将其与碘化铅与醋酸铵的N,N-二甲基甲酰胺溶液等体积混合。其中，碘化铅的浓度为0.1mol/L，醋酸铵的浓度为0.04mol/L。混合液剧烈搅拌至分层，移除上清液。通过加入正己烷并移除的方式，清洗黑色量子点溶液。该清洗步骤重复三次。加入10mL甲苯并离心使量子点沉降。移除上清液并真空干燥十分钟，获得碘封端量子点粉末。该步骤即液相配体交换工艺。
4)选取白玻璃、塑料柔性衬底或纸质衬底，借助射频磁控溅射镀膜技术完成非晶铟镓锌氧化物透明薄膜的沉积。在射频磁控溅射过程中，工作压强为0.37帕，功率为60瓦，时间为5分钟。完成溅射后，将样品置于400℃高温热板上退火1小时。随即借助掩膜板与热蒸发镀膜机完成图案化。热蒸镀所用金属为铝。若选取的衬底为塑料柔性衬底或纸质衬底，则免去退火工艺，在完成溅射后直接借助掩膜板与热蒸发镀膜机完成图案化。
5)将油酸封端的硫化铅量子点以5mg/mL-50mg/mL的浓度溶解于正辛烷溶液，获得油酸封端的量子点墨水。
6)借助旋涂技术，将上述油酸封端的量子点墨水在衬底上以3000转每分钟的转速，旋涂20秒。
7)随即在样品上覆盖浓度为10mg/mL的四丁基碘化铵的甲醇溶液60秒，完成固相-液相间的配体交换；借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将上述液体甩离样品。
8)在样品上覆盖甲醇溶液，并借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将甲醇溶液甩离样品；重复步骤8)两次，以清洗掉油酸与多余的四丁基碘化铵；
9)重复步骤6)到步骤8)一到三次，以获得足够厚的PbS-TBAI层。
10)步骤9)所获样品在空气环境中以100℃退火10分钟。
11)将步骤3)所获碘封端量子点以50mg/mL-200mg/mL的浓度溶解于体积比为10比3比2的丁胺、戊胺、己胺混合溶液，过滤，获得碘封端硫化铅量子点墨水。将该墨水滴涂到步骤10)所获样品上，并借助旋涂机以2500转每分，60秒旋涂成膜，获得三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器。
以下是几个具体实施例。
实施例1：
1)在反应体系中移入10mL十八烯、1.5mL油酸及0.446克黄色氧化铅。借助舒伦克线合成系统，将反应体系抽至真空并搅拌。待反应体系中无气泡后，升温至95℃，直至黄色氧化铅完全溶解，黄色氧化铅的十八烯溶液变得澄清透明。该过程约2小时以上。通过向反应体系通入氮气并抽出的方式，清洗反应体系，使其彻底隔绝水、氧。待反应体系升温至120℃后，快速注入10mL含有210微升六甲基二硅硫烷的十八烯溶液。随机立即将反应体系冷水浴降温至室温。
2)向步骤1)所获黑色溶液加入足量(约10mL)甲醇至分层，将含有油酸的上清液移除。向下层含有量子点的黑色溶液中加入过量丙酮(约100mL)至量子点沉降，离心以移除上清液。加入少量甲苯(约1mL)溶解量子点。重复上述过程三次，以清洗量子点，移除多余的油酸配体。真空干燥，获得油酸封端的硫化铅量子点粉末。
3)将步骤2)所获得小尺寸量子点粉末以10mg/mL的浓度溶解于正己烷中，并将其与碘化铅与醋酸铵的N,N-二甲基甲酰胺溶液等体积混合。其中，碘化铅的浓度为0.1mol/L，醋酸铵的浓度为0.04mol/L。混合液剧烈搅拌至分层，移除上清液。通过加入正己烷并移除的方式，清洗黑色量子点溶液。该清洗步骤重复三次。加入10mL甲苯并离心使量子点沉降。移除上清液并真空干燥十分钟，获得碘封端量子点粉末。该步骤即液相配体交换工艺。
4)选取白玻璃衬底，借助射频磁控溅射镀膜技术完成非晶铟镓锌氧化物透明薄膜的沉积。在射频磁控溅射过程中，工作压强为0.37帕，功率为60瓦，时间为5分钟。完成溅射后，将样品置于400℃高温热板上退火1小时。随即借助掩膜板与热蒸发镀膜机完成图案化。热蒸镀所用金属为铝。
5)将油酸封端的硫化铅量子点以50mg/mL的浓度溶解于正辛烷溶液，获得油酸封端的量子点墨水。
6)借助旋涂技术，将上述油酸封端的量子点墨水在衬底上以3000转每分钟的转速，旋涂20秒。
7)随即在样品上覆盖浓度为10mg/mL的四丁基碘化铵的甲醇溶液60秒，完成固相-液相间的配体交换；借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将上述液体甩离样品。
8)在样品上覆盖甲醇溶液，并借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将甲醇溶液甩离样品；重复步骤8)两次，以清洗掉油酸与多余的四丁基碘化铵；
9)重复步骤6)到步骤8)一次。
10)步骤9)所获样品以100℃退火10分钟。
11)将步骤3)所获碘封端量子点以50mg/mL的浓度溶解于体积比为10比3比2的丁胺、戊胺、己胺混合溶液，过滤，获得碘封端硫化铅量子点墨水。将该墨水滴涂到步骤10)所获样品上，并借助旋涂机以2500转每分，60秒旋涂成膜，获得三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器。
图2为实施例1所制备的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器的典型的暗态下电流-电压曲线及近红外光照射下的电流-电压曲线。由图可见，在1064纳米、45.3微瓦的近红外光辐照下，器件具有接近10-4安的光电流和低于10-9安的暗电流。通过调节栅电压，器件可展现超过4×105的信噪比。
图3为实施例1所制备的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器在近红外光照射下的比探测率与光响应度随入射光功率的变化曲线。可见器件的比探测率与光响应度随入射光功率的减小而增加。在低光强区域，器件可以获得超过1013琼斯的比探测率与1安每瓦级的光响应度。
图4为实施例1所制备的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器的瞬态响应曲线，上升时间为3.5毫秒，下降时间为3.6毫秒(此时入射光功率为0.947μW)。
图5为实施例1所制备的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器的响应速度随入射光功率的变化曲线图(图中方块曲线)、基于液相配体交换工艺的双层异质结器件的响应速度随入射光功率的变化曲线(图中圆曲线)以及基于固相配体交换工艺的的双层异质结器件的响应速度随入射光功率的变化曲线(图中三角曲线)。可见，与仅基于液相配体交换的器件及仅基于固相配体交换的器件相比，本发明所设计的三层异质结器件能够使响应速度有效提升。
对比例1：
1)在反应体系中移入10mL十八烯、1.5mL油酸及0.446克黄色氧化铅。借助舒伦克线合成系统，将反应体系抽至真空并搅拌。待反应体系中无气泡后，升温至95℃，直至黄色氧化铅完全溶解，黄色氧化铅的十八烯溶液变得澄清透明。该过程约2小时以上。通过向反应体系通入氮气并抽出的方式，清洗反应体系，使其彻底隔绝水、氧。待反应体系升温至120℃后，快速注入10mL含有210微升六甲基二硅硫烷的十八烯溶液。随机立即将反应体系冷水浴降温至室温。
2)向步骤1)所获黑色溶液加入足量(约10mL)甲醇至分层，将含有油酸的上清液移除。向下层含有量子点的黑色溶液中加入过量丙酮(约100mL)至量子点沉降，离心以移除上清液。加入少量甲苯(约1mL)溶解量子点。重复上述过程三次，以清洗量子点，移除多余的油酸配体。真空干燥，获得油酸封端的硫化铅量子点粉末。
3)选取白玻璃衬底，借助射频磁控溅射镀膜技术完成非晶铟镓锌氧化物透明薄膜的沉积。在射频磁控溅射过程中，工作压强为0.37帕，功率为60瓦，时间为5分钟。完成溅射后，将样品置于400℃高温热板上退火1小时。随即借助掩膜板与热蒸发镀膜机完成图案化。热蒸镀所用金属为铝。
4)将油酸封端的硫化铅量子点以50mg/mL的浓度溶解于正辛烷溶液，获得油酸封端的量子点墨水。
5)借助旋涂技术，将上述油酸封端的量子点墨水在衬底上以3000转每分钟的转速，旋涂20秒。
6)随即在样品上覆盖浓度为10mg/mL的四丁基碘化铵的甲醇溶液60秒，完成固相-液相间的配体交换；借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将上述液体甩离样品。
7)在样品上覆盖甲醇溶液，并借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将甲醇溶液甩离样品；重复步骤8)两次，以清洗掉油酸与多余的四丁基碘化铵；
8)重复步骤5)到步骤7)一次。
9)步骤8)所获样品以100℃退火10分钟，即获得仅基于固相配提交换的器件。
图6为基于固相配体交换工艺的双层异质结器件典型的暗态下电流-电压曲线及近红外光照射下的电流-电压曲线，相比于本发明所设计的三层异质结器件，光电流有明显差距。
图7为基于固相配体交换工艺的双层异质结器件典型的比探测率及光响应度随入射光功率变化曲线，相比于本发明所设计的三层异质结器件，比探测率及光响应度均有较大差距。
对比例2：
1)在反应体系中移入10mL十八烯、1.5mL油酸及0.446克黄色氧化铅。借助舒伦克线合成系统，将反应体系抽至真空并搅拌。待反应体系中无气泡后，升温至95℃，直至黄色氧化铅完全溶解，黄色氧化铅的十八烯溶液变得澄清透明。该过程约2小时以上。通过向反应体系通入氮气并抽出的方式，清洗反应体系，使其彻底隔绝水、氧。待反应体系升温至120℃后，快速注入10mL含有210微升六甲基二硅硫烷的十八烯溶液。随机立即将反应体系冷水浴降温至室温。
2)向步骤1)所获黑色溶液加入足量(约10mL)甲醇至分层，将含有油酸的上清液移除。向下层含有量子点的黑色溶液中加入过量丙酮(约100mL)至量子点沉降，离心以移除上清液。加入少量甲苯(约1mL)溶解量子点。重复上述过程三次，以清洗量子点，移除多余的油酸配体。真空干燥，获得油酸封端的硫化铅量子点粉末。
3)选取白玻璃衬底，借助射频磁控溅射镀膜技术完成非晶铟镓锌氧化物透明薄膜的沉积。在射频磁控溅射过程中，工作压强为0.37帕，功率为60瓦，时间为5分钟。完成溅射后，将样品置于400℃高温热板上退火1小时。随即借助掩膜板与热蒸发镀膜机完成图案化。热蒸镀所用金属为铝。
4)将油酸封端的硫化铅量子点以50mg/mL的浓度溶解于正辛烷溶液，获得油酸封端的量子点墨水。
5)借助旋涂技术，将上述油酸封端的量子点墨水在衬底上以3000转每分钟的转速，旋涂20秒。
6)随即在样品上覆盖浓度为10mg/mL的四丁基碘化铵的甲醇溶液60秒，完成固相-液相间的配体交换；借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将上述液体甩离样品。
7)在样品上覆盖甲醇溶液，并借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将甲醇溶液甩离样品；重复步骤8)两次，以清洗掉油酸与多余的四丁基碘化铵；
8)重复步骤5)到步骤7)一次。
9)步骤8)所获样品以100℃退火10分钟，即获得仅基于固相配提交换的器件。
图6为基于固相配体交换工艺的双层异质结器件典型的暗态下电流-电压曲线及近红外光照射下的电流-电压曲线，相比于本发明所设计的三层异质结器件，光电流有明显差距。
图7为基于固相配体交换工艺的双层异质结器件典型的比探测率及光响应度随入射光功率变化曲线，相比于本发明所设计的三层异质结器件，比探测率及光响应度均有较大差距。
对比例2：
1)在反应体系中移入10mL十八烯、1.5mL油酸及0.446克黄色氧化铅。借助舒伦克线合成系统，将反应体系抽至真空并搅拌。待反应体系中无气泡后，升温至95℃，直至黄色氧化铅完全溶解，黄色氧化铅的十八烯溶液变得澄清透明。该过程约2小时以上。通过向反应体系通入氮气并抽出的方式，清洗反应体系，使其彻底隔绝水、氧。待反应体系升温至120℃后，快速注入10mL含有210微升六甲基二硅硫烷的十八烯溶液。随机立即将反应体系冷水浴降温至室温。
2)向步骤1)所获黑色溶液加入足量(约10mL)甲醇至分层，将含有油酸的上清液移除。向下层含有量子点的黑色溶液中加入过量丙酮(约100mL)至量子点沉降，离心以移除上清液。加入少量甲苯(约1mL)溶解量子点。重复上述过程三次，以清洗量子点，移除多余的油酸配体。真空干燥，获得油酸封端的硫化铅量子点粉末。
3)将步骤2)所获得小尺寸量子点粉末以10mg/mL的浓度溶解于正己烷中，并将其与碘化铅与醋酸铵的N,N-二甲基甲酰胺溶液等体积混合。其中，碘化铅的浓度为0.1mol/L，醋酸铵的浓度为0.04mol/L。混合液剧烈搅拌至分层，移除上清液。通过加入正己烷并移除的方式，清洗黑色量子点溶液。该清洗步骤重复三次。加入10mL甲苯并离心使量子点沉降。移除上清液并真空干燥十分钟，获得碘封端量子点粉末。该步骤即液相配体交换工艺。
4)选取白玻璃衬底，借助射频磁控溅射镀膜技术完成非晶铟镓锌氧化物透明薄膜的沉积。在射频磁控溅射过程中，工作压强为0.37帕，功率为60瓦，时间为5分钟。完成溅射后，将样品置于400℃高温热板上退火1小时。随即借助掩膜板与热蒸发镀膜机完成图案化。热蒸镀所用金属为铝。
5)将步骤3)所获碘封端量子点以50mg/mL的浓度溶解于体积比为10比3比2的丁胺、戊胺、己胺混合溶液，过滤，获得碘封端硫化铅量子点墨水。将该墨水滴涂到步骤10)所获样品上，并借助旋涂机以2500转每分，60秒旋涂成膜，即获得仅基于液相配体交换的器件。
图8为仅基于液相配体交换的器件的瞬态响应曲线，可见器件的上升时间为51.3毫秒，下降时间为25.8毫秒，与本发明所设计的三层异质结器件有较大差距。
图9为仅基于液相配体交换的器件的比探测率与光响应度随入射光功率的变化曲线，可见器件具有超过1013琼斯的比探测率和安每瓦级的光响应度。
实施例2：
1)在反应体系中移入10mL十八烯、1.5mL油酸及0.446克黄色氧化铅。借助舒伦克线合成系统，将反应体系抽至真空并搅拌。待反应体系中无气泡后，升温至95℃，直至黄色氧化铅完全溶解，黄色氧化铅的十八烯溶液变得澄清透明。该过程约2小时以上。通过向反应体系通入氮气并抽出的方式，清洗反应体系，使其彻底隔绝水、氧。待反应体系升温至120℃后，快速注入10mL含有210微升六甲基二硅硫烷的十八烯溶液。随机立即将反应体系冷水浴降温至室温。
2)向步骤1)所获黑色溶液加入足量(约10mL)甲醇至分层，将含有油酸的上清液移除。向下层含有量子点的黑色溶液中加入过量丙酮(约100mL)至量子点沉降，离心以移除上清液。加入少量甲苯(约1mL)溶解量子点。重复上述过程三次，以清洗量子点，移除多余的油酸配体。真空干燥，获得油酸封端的硫化铅量子点粉末。
3)将步骤2)所获得小尺寸量子点粉末以10mg/mL的浓度溶解于正己烷中，并将其与碘化铅与醋酸铵的N,N-二甲基甲酰胺溶液等体积混合。其中，碘化铅的浓度为0.1mol/L，醋酸铵的浓度为0.04mol/L。混合液剧烈搅拌至分层，移除上清液。通过加入正己烷并移除的方式，清洗黑色量子点溶液。该清洗步骤重复三次。加入10mL甲苯并离心使量子点沉降。移除上清液并真空干燥十分钟，获得碘封端量子点粉末。该步骤即液相配体交换工艺。
4)选取塑料柔性衬底，借助射频磁控溅射镀膜技术完成非晶铟镓锌氧化物透明薄膜的沉积。在射频磁控溅射过程中，工作压强为0.37帕，功率为60瓦，时间为5分钟。完成溅射后，将样品置于400℃高温热板上退火1小时。随即借助掩膜板与热蒸发镀膜机完成图案化。热蒸镀所用金属为铝。
5)将油酸封端的硫化铅量子点以5mg/mL的浓度溶解于正辛烷溶液，获得油酸封端的量子点墨水。
6)借助旋涂技术，将上述油酸封端的量子点墨水在衬底上以3000转每分钟的转速，旋涂20秒。
7)随即在样品上覆盖浓度为10mg/mL的四丁基碘化铵的甲醇溶液60秒，完成固相-液相间的配体交换；借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将上述液体甩离样品。
8)在样品上覆盖甲醇溶液，并借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将甲醇溶液甩离样品；重复步骤8)两次，以清洗掉油酸与多余的四丁基碘化铵；
9)重复步骤6)到步骤8)三次。
10)步骤9)所获样品以100℃退火10分钟。
11)将步骤3)所获碘封端量子点以200mg/mL的浓度溶解于体积比为10比3比2的丁胺、戊胺、己胺混合溶液，过滤，获得碘封端硫化铅量子点墨水。将该墨水滴涂到步骤10)所获样品上，并借助旋涂机以2500转每分，60秒旋涂成膜，获得三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器。
实施例3：
1)在反应体系中移入10mL十八烯、1.5mL油酸及0.446克黄色氧化铅。借助舒伦克线合成系统，将反应体系抽至真空并搅拌。待反应体系中无气泡后，升温至95℃，直至黄色氧化铅完全溶解，黄色氧化铅的十八烯溶液变得澄清透明。该过程约2小时以上。通过向反应体系通入氮气并抽出的方式，清洗反应体系，使其彻底隔绝水、氧。待反应体系升温至120℃后，快速注入10mL含有210微升六甲基二硅硫烷的十八烯溶液。随机立即将反应体系冷水浴降温至室温。
2)向步骤1)所获黑色溶液加入足量(约10mL)甲醇至分层，将含有油酸的上清液移除。向下层含有量子点的黑色溶液中加入过量丙酮(约100mL)至量子点沉降，离心以移除上清液。加入少量甲苯(约1mL)溶解量子点。重复上述过程三次，以清洗量子点，移除多余的油酸配体。真空干燥，获得油酸封端的硫化铅量子点粉末。
3)将步骤2)所获得小尺寸量子点粉末以10mg/mL的浓度溶解于正己烷中，并将其与碘化铅与醋酸铵的N,N-二甲基甲酰胺溶液等体积混合。其中，碘化铅的浓度为0.1mol/L，醋酸铵的浓度为0.04mol/L。混合液剧烈搅拌至分层，移除上清液。通过加入正己烷并移除的方式，清洗黑色量子点溶液。该清洗步骤重复三次。加入10mL甲苯并离心使量子点沉降。移除上清液并真空干燥十分钟，获得碘封端量子点粉末。该步骤即液相配体交换工艺。
4)选取纸质衬底，借助射频磁控溅射镀膜技术完成非晶铟镓锌氧化物透明薄膜的沉积。在射频磁控溅射过程中，工作压强为0.37帕，功率为60瓦，时间为5分钟。完成溅射后，将样品置于400℃高温热板上退火1小时。随即借助掩膜板与热蒸发镀膜机完成图案化。热蒸镀所用金属为铝。
5)将油酸封端的硫化铅量子点以20mg/mL的浓度溶解于正辛烷溶液，获得油酸封端的量子点墨水。
6)借助旋涂技术，将上述油酸封端的量子点墨水在衬底上以3000转每分钟的转速，旋涂20秒。
7)随即在样品上覆盖浓度为10mg/mL的四丁基碘化铵的甲醇溶液60秒，完成固相-液相间的配体交换；借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将上述液体甩离样品。
8)在样品上覆盖甲醇溶液，并借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将甲醇溶液甩离样品；重复步骤8)两次，以清洗掉油酸与多余的四丁基碘化铵；
9)重复步骤6)到步骤8)两次。
10)步骤9)所获样品以100℃退火10分钟。
11)将步骤3)所获碘封端量子点以100mg/mL的浓度溶解于体积比为10比3比2的丁胺、戊胺、己胺混合溶液，过滤，获得碘封端硫化铅量子点墨水。将该墨水滴涂到步骤10)所获样品上，并借助旋涂机以2500转每分，60秒旋涂成膜，获得三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器。

Claims (9)

1.一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器，其特征在于：自下而上依次为衬底、由射频磁控溅射工艺制备的非晶铟镓锌氧化物薄膜、图案化的铝电极、基于固相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-TABI)和基于液相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-I)。
2.如权利要求1所述的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器，其特征在于：基于固相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-TABI)和基于液相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-I)总厚度为40-320纳米。
3.如权利要求2所述的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器，其特征在于：基于固相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-TABI)厚度为10-20纳米。
4.如权利要求2所述的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器，其特征在于：基于液相配体交换工艺制备的碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-I)厚度为30-300纳米。
5.如权利要求1-4任一项所述的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器，其特征在于：射频磁控溅射制备非晶铟镓锌氧化物薄膜所用非晶铟镓锌氧化物靶材中铟、镓、锌元素比为1：1：1，工作压强为0.37帕，功率为60瓦，溅射时间为5分钟。
6.如权利要求5所述的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器，其特征在于：所述衬底为白玻璃衬底、塑料柔性衬底或纸质衬底。
7.如权利要求6所述的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，在清洁并干燥的衬底上借助射频磁控溅射工艺沉积一层非晶铟镓锌氧化物薄膜；该薄膜经退火后借助掩膜板与热蒸发镀膜技术完成铝电极图案化；
步骤2，借助旋涂技术在步骤1所获样品上采用固相配体交换工艺沉积一层碘封端的硫化铅量子点薄膜；
步骤3，借助旋涂技术将由液相配体交换工艺所制备的碘封端的硫化铅量子点墨水沉积在步骤2所获样品上，即得到三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器。
8.如权利要求7所述的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器的制备方法，其特征在于所述步骤2具体为：
步骤2.1，将2mmol氧化铅溶解于10mL十八烯与1.5mL油酸的混合液中，并借助舒伦克线反应系统抽至真空，逐渐升温至95℃维持该状态，直至浑浊的氧化铅溶液转变为澄清的铅前驱液，借助舒伦克线反应系统使用惰性气体反复清洗铅前驱液，确保其干燥、无氧；在惰性气体环境下将铅前驱液升温至120℃，将10mL 0.2mol/L的六甲基二硅硫烷的十八烯溶液迅速注入反应体系中，随后立即用冰水浴冷却反应体系至35℃；
步骤2.2，通过向步骤2.1的反应产物中注入25mL丙酮使反应彻底停止，加入20mL甲醇使反应体系分层并移除上清液；继续加入过量丙酮使反应产物沉淀，移除上清液，加入甲苯使沉淀溶解；重复上述步骤三次获得固体产物，真空干燥过夜，获得油酸封端的硫化铅量子点；
步骤2.3，将步骤2.2所获得的油酸封端的硫化铅量子点溶解于正辛烷溶液，获得浓度为5-50mg/mL的油酸封端的量子点墨水；
步骤2.4，借助旋涂技术，将上述油酸封端的量子点墨水在衬底上以3000转每分钟的转速，旋涂20秒；
步骤2.5，随即在样品上覆盖浓度为10mg/mL的四丁基碘化铵的甲醇溶液60秒，完成“固相-液相”间的配体交换；借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将上述液体甩离样品；
步骤2.6，在样品上覆盖甲醇溶液，并借助旋涂技术，以3000转每分钟的转速将甲醇溶液甩离样品；重复步骤2.6两次以清洗掉油酸与多余的四丁基碘化铵，即获得一层PbS-TBAI薄膜；
步骤2.7，重复步骤2.4-步骤2.6一到三次，以获得足够厚的PbS-TBAI薄膜；
步骤2.8，步骤2.6所获样品不退火或者在空气环境中以50℃到150℃退火10分钟。
9.如权利要求7所述的三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器的制备方法，其特征在于所述步骤3具体为：
步骤3.1，将2mmol氧化铅溶解于10mL十八烯与1.5mL油酸的混合液中，并借助舒伦克线反应系统抽至真空，逐渐升温至95℃维持该状态，直至浑浊的氧化铅溶液转变为澄清的铅前驱液，借助舒伦克线反应系统使用惰性气体反复清洗铅前驱液，确保其干燥、无氧；在惰性气体环境下将铅前驱液升温至120℃，将10mL 0.2mol/L的六甲基二硅硫烷的十八烯溶液迅速注入反应体系中，随后立即用冰水浴冷却反应体系至35℃；
步骤3.2，通过向步骤3.1的反应产物中注入25mL丙酮使反应彻底停止，加入20mL甲醇使反应体系分层并移除上清液；继续加入过量丙酮使反应产物沉淀，移除上清液，加入甲苯使沉淀溶解；重复上述步骤三次获得固体产物，真空干燥过夜，获得油酸封端的硫化铅量子点；
步骤3.3，将油酸封端的硫化铅量子点溶解于正己烷中，获得浓度为10mg/mL的油酸封端的量子点的正己烷溶液；
步骤3.4，将上述量子点的正己烷溶液与碘化铅与醋酸铵的N,N-二甲基甲酰胺溶液等体积混合其中，碘化铅的浓度为0.1mol/L，醋酸铵的浓度为0.04mol/L；将混合液剧烈搅拌至分层，移除上清液；通过加入正己烷清洗黑色量子点溶液，加入10mL甲苯并离心使量子点沉降，移除上清液并真空干燥十分钟，获得碘封端量子点粉末；
步骤3.5，将碘封端量子点粉末以50-200mg/mL的浓度溶解于体积比为10：3：2的丁胺、戊胺、己胺混合溶液中，并以2500转每分钟的转速旋涂60秒碘封端硫化铅量子点薄膜(PbS-I)。
CN202310705741.9A 2023-06-14 2023-06-14 一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器及其制备方法 Pending CN116632098A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310705741.9A CN116632098A (zh) 2023-06-14 2023-06-14 一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310705741.9A CN116632098A (zh) 2023-06-14 2023-06-14 一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116632098A true CN116632098A (zh) 2023-08-22

Family

ID=87621247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310705741.9A Pending CN116632098A (zh) 2023-06-14 2023-06-14 一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116632098A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101943875B1 (ko) 양자점 잉크 제조방법, 이로부터 제조된 양자점 잉크 및 이를 포함하는 태양전지
Chen et al. Doctor-bladed Cu2ZnSnS4 light absorption layer for low-cost solar cell application
KR101819954B1 (ko) 페로브스카이트 광흡수층의 제조방법 및 이에 의해 제조된 광흡수층을 포함하는 태양전지
CN113675343A (zh) 一种采用多官能团配体量子点的钙钛矿薄膜及其制备和应用
CN114883503A (zh) 少层TiO2-MXene复合材料及其制备方法和应用
Liu et al. Anti-solvent spin-coating for improving morphology of lead-free (CH 3 NH 3) 3 Bi 2 I 9 perovskite films
CN109390471B (zh) 一种基于二维花状材料二硫化钼制备钙钛矿太阳能电池的方法
CN113130759B (zh) 一种快速去除卤化物钙钛矿薄膜表面缺陷的方法及其在钙钛矿太阳能电池中的应用
CN110718633A (zh) 一种基于钙钛矿-碳纳米管体异质结的宽谱光电探测器
CN106449978A (zh) 基于甲氨基氯化铅薄膜的可见光盲紫外探测器的制备方法
CN112531049B (zh) 量子点吸光层及其制备方法、应用
CN111180580B (zh) 一种氯基宽带隙钙钛矿光吸收层的制备方法及其应用
CN113066931A (zh) spiro-MeOTAD/Ga2O3/Si p-i-n型日盲紫外探测器及制备方法
CN111029466B (zh) 一种无载流子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN116632098A (zh) 一种三层硫化铅/氧化铟镓锌异质结光电导型近红外光电探测器及其制备方法
CN109301070B (zh) 一种Bi2OS2掺杂有机太阳能电池及其制备方法
JP2003258284A (ja) 色素増感型光電変換装置およびその製造方法
CN110098331B (zh) 一种表面钝化处理的CdTe纳米晶薄膜及其表面钝化处理方法与应用
CN114203916A (zh) 一种包含光学微腔结构的钙钛矿太阳能电池
CN113903862A (zh) 基于苯硼酸衍生物修饰的SnO2钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN113410340A (zh) CZTSSe薄膜太阳能电池吸收层改性方法
CN115588702B (zh) 红外量子点层、器件及其制备方法与应用
CN115867058A (zh) 一种基于MXene电子传输层的近红外光电探测器及其制备方法
CN109950398B (zh) 一种紫外光的光电探测器及其制备方法
CN113437225B (zh) 一种光子晶体修饰的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination