MOF封装量子点薄膜红外光电探测器及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种MOF封装量子点薄膜红外光电探测器及其制备方法，属于红外波段光电探测领域。解决了通常单独制备的量子点表面具有长链绝缘的有机配体，这虽然在控制量子点尺寸方面起到了积极的作用，但在器件应用过程中严重阻碍了电信号的传输的问题。本发明专利技术量子点的引入提升了MOF材料导电性能，拓展了吸收光谱延伸至红外波段；另一方面，由于MOF中固有孔洞的限制，所添加的量子点无需有机配体的修饰就可以得到小尺寸形貌，避免了通常使用的长链配体对于量子点之间和量子点与宿主框架之间电信号传递的阻碍，极大增强了光电转换效率，提高探测率。高探测率。高探测率。

【技术实现步骤摘要】
MOF封装量子点薄膜红外光电探测器及其制备方法


[0001]本专利技术属于红外波段光电探测领域，特别是涉及一种MOF封装量子点薄膜红外光电探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]对于客体物质的封装是拓展多孔材料应用的关键步骤。金属有机骨架(MOF)作为一类新型的有机无机杂化多孔材料，由于其丰富的孔隙为功能客体提供了强大的负载能力，从而使宿主基质拓展和优化了自身性能。目前，一些材料已经成功作为客体物质被引入到MOF的孔洞中，包括：金属离子、聚合物、金属纳米粒子、量子点和染料分子。
[0003]量子点(QDs)由于量子约束带来的光谱可调性已经成为光电子材料的重要组成部分。HgTe量子点提供了特别广泛的红外光谱可调性，其光谱变化范围可以覆盖整个红外波段。这使得HgTe量子点作为光学活性材料集成在广泛的器件中，如发光二极管，激光器，光子结构，红外传感器和相机。
[0004]目前，对于MOF封装量子点材料体系仅仅停留在可见光波段，例如：CsPbBr3量子点和CH3NH3PbI2X(X=Cl,Br,和I)，还没有用HgTe这种红外活性的量子点作为客体物质引入到MOF孔洞中。通过引入HgTe量子点，不仅可以拓展该复合材料的波段范围拓展到红外波段，也可以增强原本MOF的导电性。而对于量子点来说，通常单独制备的量子点表面具有长链绝缘的有机配体，这虽然在控制量子点尺寸方面起到了积极的作用，但在器件应用过程中严重阻碍了电信号的传输。但在MOF孔洞中引入HgTe，MOF的孔洞成为了控制量子点尺寸地天然条件，而不需要额外的引入配体。因此，这两种材料的结合有望研制出新杂化体系的高表现红外光电探测器。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种MOF封装量子点薄膜红外光电探测器。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种MOF封装量子点薄膜红外光电探测器，包括硅基衬底、若干HgTe量子点、MOF薄膜层和若干插指电极，所述硅基衬底上安装有MOF薄膜层，所述MOF薄膜层内封装有若干HgTe量子点，所述MOF薄膜层上设置有若干插指电极。
[0007]更进一步地，所述MOF薄膜层内设置有若干均匀分布的孔洞，所述HgTe量子点位于每个介孔孔洞内。
[0008]一种MOF封装量子点薄膜红外光电探测器的制备方法，具体包括以下步骤：（1）首先准备制备好的MOF薄膜层；（2）在真空干燥箱中加热活化，活化后的MOF薄膜层立即在准备好的Hg
2+
前驱体溶液中浸泡一段时间，让Hg
2+
充分扩散到MOF薄膜层2的介孔孔洞中；（3）完成后取出MOF薄膜层表面并进行冲洗，然后浸泡在Te2‑
前驱体溶液中一段时间，让Te2‑
充分扩散到MOF薄膜层的介孔孔洞中去；
（4）Hg
2+
和Te2‑
两种前驱体经过反应一段时间，使Hg
2+
和Te2‑
两种前驱体经过充分反应，最终在MOF薄膜层的介孔孔洞中原位结晶生长出HgTe量子点，用溶剂冲洗MOF薄膜层表面，得到MOF封装HgTe量子点薄膜样品；（5）最后通过热蒸发掩膜技术在MOF薄膜层2表面制备插指电极得到完整器件。
[0009]与现有技术相比，本专利技术所述的一种MOF封装量子点薄膜红外光电探测器及其制备方法的有益效果是：本专利技术量子点的引入提升了MOF材料导电性能，拓展了吸收光谱延伸至红外波段；另一方面，由于MOF中固有孔洞的限制，所添加的量子点无需有机配体的修饰就可以得到小尺寸形貌，避免了通常使用的长链配体对于量子点之间和量子点与宿主框架之间电信号传递的阻碍，极大增强了光电转换效率，提高探测率。
附图说明
[0010]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为初始MOF薄膜的结构示意图；图2为Hg
2+
前驱体被引入到MOF薄膜的孔洞中的示意图；图3为Te2‑
前驱体被引入到MOF薄膜的孔洞中的示意图；图4为在MOF孔洞中诱导HgTe量子点原位结晶的示意图；图5为在制备好的MOF薄膜上制备电极的示意图；图6为MOF封装HgTe量子点薄膜红外光电探测器的结构示意图；图中：1
‑
硅基衬底，2
‑
MOF层，3
‑
HgTe量子点，4
‑
插指电极，5
‑
红外光源。
具体实施方式
[0011]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0012]参见图1
‑
6说明本实施方式，一种MOF封装量子点薄膜红外光电探测器，该探测器由硅基衬底1，孔洞中包含HgTe量子点3的MOF层2，以及插指电极4组成，所述硅基衬底1上安装有MOF薄膜层2，所述MOF薄膜层2内封装有若干HgTe量子点3，所述MOF薄膜层2上设置有若干插指电极4。
[0013]所述MOF薄膜层2内设置有若干均匀分布的介孔孔洞，所述HgTe量子点3位于每个介孔孔洞内。
[0014]所述MOF封装量子点薄膜红外光电探测器的制备方法为：（1）首先准备制备好的MOF薄膜层2，如图1。
[0015]（2）在真空干燥箱中加热活化，活化后的MOF薄膜层2立即在准备好的Hg
2+
前驱体溶液中浸泡一段时间，让Hg
2+
充分扩散到MOF薄膜层2的介孔孔洞中，如图2。
[0016]（3）完成后取出MOF薄膜层2表面并进行冲洗，然后浸泡在Te2‑
前驱体溶液中一段时间，让Te2‑
充分扩散到MOF薄膜层2的介孔孔洞中去，如图3。
[0017]（4）Hg
2+
和Te2‑
两种前驱体经过反应一段时间，使Hg
2+
和Te2‑
两种前驱体经过充分反
应，最终在MOF薄膜层2的介孔孔洞中原位结晶生长出HgTe量子点，用溶剂冲洗MOF表面，得到MOF封装HgTe量子点薄膜样品，如图4。
[0018]（5）最后通过热蒸发掩膜技术在MOF薄膜层2表面制备插指电极4得到完整器件，如图5。
[0019]以上公开的本专利技术实施例只是用于帮助阐述本专利技术。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该专利技术仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本专利技术的原理和实际应用，从而使所属
技术人员能很好地理解和利用本专利技术。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOF封装量子点薄膜红外光电探测器，其特征在于：包括硅基衬底（1）、若干HgTe量子点（3）、MOF薄膜层（2）和若干插指电极（4），所述硅基衬底（1）上安装有MOF薄膜层（2），所述MOF薄膜层（2）内封装有若干HgTe量子点（3），所述MOF薄膜层（2）上设置有若干插指电极（4）。2.根据权利要求1所述的MOF封装量子点薄膜红外光电探测器，其特征在于：所述MOF薄膜层（2）内设置有若干均匀分布的介孔孔洞，所述HgTe量子点（3）位于每个介孔孔洞内。3.一种如权利要求2所述的MOF封装量子点薄膜红外光电探测器的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：（1）首先准备制备好的MOF薄膜层（2）；（2）在真空干燥箱中加热活化，活化后的MOF薄膜层（2）立即在准备好的Hg
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【专利技术属性】
技术研发人员：郝群，魏志鹏，唐鑫，陈梦璐，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：