基于PbSCQDs/ZnO-NWs复合结构红外探测器及其制备方法技术

基于PbS CQDs/ZnO

【技术实现步骤摘要】
基于PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合结构红外探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及红外探测
，尤其涉及一种高性能PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合结构红外探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]在红外光感应材料中，PbS胶体量子点（PbS CQDs）具有尺寸可调、带隙可控，以及廉价的溶液加工工艺而被广泛应用于红外光电探测器的设计和开发。然而，由于PbS CQDs载流子迁移率相对较低，无法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

[0003]本专利技术的目的在于解决PbS CQDs载流子迁移率相对较低，无法满足作为红外材料使用的性能要求的问题，提出一种高性能PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合结构红外探测器及其制备方法。
[0004]基于PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合结构的红外探测器，从上至下依次是衬底、阳极层、功能层以及阴极层，其特征在于功能层为PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合层。
[0005]所述衬底与阳极层为ITO石英衬底，阴极层为Al电极。
[0006]基于PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合结构的红外探测器制备方法，包括如下步骤:S1，清洗ITO石英衬底；S2，室温下，在衬底上旋涂一层ZnO籽晶层溶液，然后在300
‑
320℃加热约1
‑
1.5h；S3，将加热后的旋涂有ZnO籽晶层的衬底放至室温，然后在80
‑
90℃进行ZnO
‑
NWs生长5
‑
6h;S4，在ZnO
‑
NWs阵列上旋涂PbS CQDs溶液，形成PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合层；S5，热蒸镀Al作为阴极层。
[0007]衬底的清洗液是采用氨水、双氧水和去离子水按体积1:1:2混合物而成的，在70
‑
90℃下浸泡20
‑
40 min， 然后将衬底用流动的去离子水冲洗，并用高纯氮气吹干。
[0008]所述步骤S2中，ZnO籽晶层溶液由1.1
‑
1.7 g乙酸锌、10
‑
30 mL乙二醇甲醚和400
‑
460 uL乙醇胺混合后用加热磁控搅拌器在60
‑
90℃条件下加热搅拌20
‑
30 min配制而成，溶液放置至室温后使用。
[0009]所述步骤S2中， ZnO
‑
NWs生长溶液由乙酸锌0.01
‑
0.03 M、六次甲基四胺0.01
‑
0.03 M和氨水27
‑
29 wt%，然后加入40
‑
50 mL去离子水室温下进行搅拌5
‑
10 min配制而成。
[0010]所述步骤S4中，PbS CQDs尺寸为5.5 nm，浓度为20
‑
30 mg/mL，并溶于正辛烷，用TBAI（四丁基碘化铵，甲醇，5
‑
15mg/mL）进行配体交换。
[0011]ZnO
‑
NWs一维纳米线具有快速的电子传递和直线传导途径，且ZnO
‑
NWs制备方法简便、成本低廉，与PbS CQDs结合成复合器件可以降低光生载流子的复合，大大提高器件的光响应性能。经测试，PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合器件具有高的响应率和探测率，在红外探测领域
显示出巨大的应用潜力。
[0012]本专利技术制备方法简单、有效且重复性好、低能耗；所需设备成本低廉、操作简便；本器件对红外光响应敏感，具有高的探测率和响应率。利用水热法和旋涂法，无需高成本、复杂步骤即可得到高性能的复合结构光电器件，制备方法简单、有效且低能耗。
附图说明
[0013]图1为实施例1的复合结构红外探测器示意图。
[0014]图2为实施例1的PbS CQDs TEM图。
[0015]图3为实施例1的PbS CQDs 粒径分布直方图。
[0016]图4为实施例1的ZnO
‑
NWs TEM俯视图。
[0017]图5为实施例1的复合结构红外探测器的探测率、响应率和光输入功率的关系曲线图。
[0018]图6为实施例2 的红外探测器的探测率、响应率和光输入功率的关系曲线图。
具体实施方式
[0019]以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本专利技术的范围内。
[0020]实施例1：基于PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合结构红外探测器，从下至上依次是石英衬底1、ITO阳极层2、PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合层3，以及Al阴极层4。
[0021]基于PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合结构红外探测器制备方法，具体制备步骤如下：S1，采用氨水、双氧水和去离子水按体积1:1:2混合的清洗液清洗ITO石英衬底，在80℃下浸泡约30 min； 然后将衬底用流动的去离子水冲洗，并用高纯氮气吹干；ITO石英衬底厚度为285 nm，尺寸为2.5 cm
ꢀ×ꢀ
2.5 cm。
[0022]S2，室温环境下，在清洗干净的衬底上旋涂一层ZnO籽晶层溶液，然后在320℃加热1 h。
[0023]S3，将加热后的旋涂有ZnO籽晶层的衬底放至室温，然后放入反应釜中进行ZnO纳米线生长，90℃条件下加热6 h。
[0024]S4，用旋涂法在ZnO
‑
NWs阵列上旋涂8次PbS CQDs，形成381nm 厚度的PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合层。
[0025]S5，最后在复合层上热蒸镀Al作为阴极层。
[0026]所述步骤S2中，ZnO籽晶层溶液由1.5 g乙酸锌、20mL乙二醇甲醚和450 uL乙醇胺混合后用加热磁控搅拌器在90℃条件下加热搅拌20min配制而成，溶液放置至室温后使用。
[0027]所述步骤S2中， ZnO
‑
NWs生长溶液由乙酸锌0.02 M、六次甲基四胺0.02M和氨水28 wt%，然后加入45 mL去离子水室温下进行搅拌10 min配制而成。
[0028]所述步骤S4中，PbS CQDs尺寸为5.5 nm，浓度为30mg/mL，并溶于正辛烷，用TBAI（四丁基碘化铵，甲醇，10 mg/mL）进行配体交换。
[0029]实施例2：基于ITO/PbS CQDs红外探测器，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合结构的红外探测器，从上至下依次是衬底、阳极层、功能层以及阴极层，其特征在于功能层为PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合层。2.基于PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合结构的红外探测器制备方法，包括如下步骤:S1，清洗ITO石英衬底；S2，室温下，在衬底上旋涂一层ZnO籽晶层溶液，然后在300
‑
320℃加热约1
‑
1.5h；S3，将加热后的旋涂有ZnO籽晶层的衬底放至室温，然后在80
‑
90℃进行ZnO
‑
NWs生长5
‑
6h;S4，在ZnO
‑
NWs阵列上旋涂PbS CQDs溶液，形成PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合层；S5，热蒸镀Al作为阴极层。3.如权利要求2所述的基于PbS CQDs/ZnO
‑
NWs复合结构的红外探测器制备方法，其特征在于步骤S2中，ZnO籽晶层溶液由1.1
‑
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐利斌，钟和甫，田品，余黎静，左文彬，姬荣斌，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：发明
国别省市：