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技术

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。本发明专利技术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]

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及红外探测器
，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。

技术介绍

[0002]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

[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。
[0004]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。
[0005]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:S1，对ITO石英衬底进行清洗；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；S3，将退火后的SnO薄膜放至室温，在其上面旋涂PCBM薄膜；S4，在PCBM薄膜上旋涂PbS CQDs薄膜；S5，最后热蒸发Al作为上电极。
[0006]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。
[0007]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；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。
[0008]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
‑
10 mg/mL。
[0009]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。
[0010]本专利技术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。
[0011]本专利技术中，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。
[0012]本专利技术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。
附图说明
[0013]图1为实施例1的红外光伏探测器结构示意图。
[0014]图2为实施例1的能带结构图。
[0015]图3为实施例1的SnO薄膜TEM图。
[0016]图4为实施例1不同光照下的Log(J)
‑
V曲线图。
[0017]图5为实施例1红外光伏探测器在不同光照下的探测率曲线图。
[0018]图6为对比例1的红外探测器在不同光照下的的探测率曲线图。
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1、ITO阳极层2、SnO层3、PCBM层4、PbS CQDs层5和Al阴极层6。
[0021]基于PbS胶体量子点的高性能红外光伏探测器，其具体制备方法包括如下步骤:S1，对ITO石英衬底进行清洗，ITO石英衬底厚度为596 nm，尺寸为2.5 cm
ꢀ×ꢀ
2.5 cm。
[0022]S2，在清洗干净的衬底上采用直频磁控溅射法溅射一层SnO薄膜，厚度为183.4 nm，然后室温环境下退火。
[0023]S3，将退火后的SnO薄膜放至室温，在其上面旋涂PCBM薄膜，厚度为97.6 nm。
[0024]S4，在PCBM薄膜上旋涂PbS CQDs薄膜，厚度为542 nm。
[0025]S5，最后热蒸发Al作为上电极。
[0026]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80 ℃下浸泡30 min，然后将基底用流动的去离子水冲洗，并用高纯氮气吹干。
[0027]上述步骤S2中，生长SnO薄膜的条件是Ar(Sccm):O2(Sccm)=45:15，溅射功率为20 W，溅射时间为30 min，溅射压强为0.3 Pa，SnO薄膜的退火温度为300 ℃ ，恒温60 min，设置管式退火炉的升温时间为30 min，SnO薄膜温度降至室温后使用。
[0028]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10 mg/
mL。
[0029]上述步骤S4中，PbS CQDs尺寸为5 nm，浓度为30 mg/mL，溶剂为正辛烷，用TBAI（四丁基碘化铵，甲醇，10 mg/mL）进行配体交换。
[0030]对比例1：基于ITO/PbS CQDs红外探测器，从下至上依次是石英衬底、ITO阳极层、PbS CQDs层，以及Al阴极层。
[0031]基于ITO/PbS CQDs红外探测器制备方法，具体制备步骤如下：S1，对ITO石英衬底进行清洗，对ITO石英衬底厚度为596 nm，尺寸为2.5 cm
ꢀ×ꢀ
2.5 cm。
[0032]S2，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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:S1，对ITO石英衬底进行清洗；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；S3，将退火后的SnO薄膜放至室温，在其上面旋涂PCBM薄膜；S4，在PCBM薄膜上旋涂PbS CQDs薄膜；S5，最后热蒸发Al作为上电极。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...

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