薄膜制备方法、器件结构及其制备方法、以及红外探测器与流程

本申请涉及半导体，尤其涉及一种薄膜制备方法、器件结构及其制备方法、以及红外探测器。

背景技术：

1、传统的光电器件一般采用si，ge和i ngaas等材料形成吸收层来吸收光子，其吸收层的制备工艺复杂，成本高，不可柔性化。基于此，以制备成本低且可柔性化的量子点材料作为吸收层的量子点光电器件应运而生。

2、胶体量子点由于其可调的光吸收和发射特性以及低温加工性，可进行低成本、大面积的光电器件制备而受到广泛关注。随着量子点光电器件的发展，与量子点吸收层具有能级匹配的胶体量子点还被用于形成空穴传输层，以传输量子点吸收层产生的空穴。

3、然而，现有的以量子点薄膜层作为空穴传输层光电器件，由于量子点薄膜层容易出现裂纹，光电器件会出现“漏电”现象，较大的暗电流密度，影响了器件性能及稳定性等。

4、以上描述仅仅是本申请发明人了解到的技术，不能因为其出现在背景技术中就当然构成本申请的现有技术。

技术实现思路

1、为解决存在的技术问题，本申请提供一种可以避免裂纹出现漏电现象、减少暗电流的薄膜制备方法、器件结构、器件结构的制备方法、以及红外探测器。

2、依据本申请实施例的第一方面，提供了一种薄膜制备方法，包括：

3、提供高分子聚合物和量子点溶解在有机溶剂中的量子点溶液；

4、将所述量子溶液旋涂成膜，在成膜过程中，所述高分子聚合物在量子点长链配体被短链配体替换的量子点配体交换中，抑制所述量子点在纳米尺度范围内的团聚，得到掺杂了所述高分子聚合物的量子点薄膜层。

5、依据本申请实施例的第二方面，提供了一种器件结构，包括量子点吸收层、与所述量子点吸收层相邻设置的空穴传输层以及位于所述空穴传输层远离所述量子点吸收层一侧的第一电极层；

6、所述量子点吸收层用于吸收光子以产生空穴和电子；

7、所述空穴传输层用于将所述空穴传输至所述第一电极层；所述空穴传输层为掺杂了高分子聚合物的量子点薄膜层，所述高分子聚合物用于在所述量子点薄膜层的成膜过程中，在量子点长链配体被短链配体替换的量子点配体交换中抑制所述量子点在纳米尺度范围内的团聚。

8、依据本申请实施例的第三方面，提供了一种器件结构的制备方法，包括：

9、提供量子点吸收层；其中，所述量子点吸收层用于吸收光子以产生电子和空穴；

10、采用本申请实施例提供的薄膜制备方法在所述量子点吸收层的一侧形成所述量子点薄膜层作为空穴传输层，所述空穴传输层用于对所述量子点吸收层产生的所述空穴进行传输。

11、依据本申请实施例的第四方面，提供了一种红外探测器，包括依据本申请实施例的第三方面提供的器件结构。

12、本申请提供的薄膜制备方法，通过在量子点溶液中掺杂高分子聚合物，以使量子点溶液在旋涂成膜，量子点长链配体被短链配体替换的量子点配体交换中，薄膜中的高分子聚合物的存在，可抑制量子点在纳米尺度范围内的局部团聚，量子点堆砌成膜的体积损失可以表现为薄膜的整体性变化，如膜层整体变薄，从而可以避免形成裂纹，此外，高分子能够因为熵增的原因自行团簇，补充微纳米空隙，增加膜层的高致密性，从而可形成不容易出现裂纹且高致密性的量子点薄膜层。

13、此外，本申请提供的器件结构及其制备方法，以掺杂了高分子聚合物而不容易破裂和具有高致密性的量子点薄膜层作为空穴传输层，可有效的改善器件结构的漏电现象。同样，包含本申请提供的器件结构的红外探测器具有较低的暗电流，器件性能和稳定性能良好。

技术特征：

1.一种薄膜制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的薄膜制备方法，其特征在于，所述提供高分子聚合物和量子点溶解在有机溶剂中的量子点溶液，包括：

3.根据权利要求2所述的薄膜制备方法，其特征在于，在所述量子点分散液中，所述高分子聚合物的质量占比为0.1wt％至2wt％。

4.根据权利要求1所述的薄膜制备方法，其特征在于，在所述量子点溶液的量子点浓度为20mg/ml至80mg/ml。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的薄膜制备方法，其特征在于，所述将所述量子溶液旋涂成膜，包括至少一次旋涂成膜循环，其中每一次所述旋涂成膜循环包括：

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的薄膜制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物包括甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚氯乙烯中至少之一；和/或，

7.一种器件结构，其特征在于，包括量子点吸收层、与所述量子点吸收层相邻设置的空穴传输层以及位于所述空穴传输层远离所述量子点吸收层一侧的第一电极层；

8.根据权利要求7所述的器件结构，其特征在于，所述高分子聚合物为绝缘材料。

9.根据权利要求7所述的器件结构，其特征在于，所述量子点薄膜层的厚度为20至50nm；和/或，

10.根据权利要求7至9中任意一项所述的器件结构，其特征在于，所述高分子聚合物包括甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚氯乙烯中的至少一种；和/或，

11.一种器件结构的制备方法，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在所述提供量子点吸收层之前，还包括：

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，还包括：

14.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述采用如权利要求1至6中任意一项所述的薄膜制备方法在所述量子点吸收层的一侧形成所述量子点薄膜层作为空穴传输层之前，还包括：

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述提供量子点吸收层，包括：

16.根据权利要求11至15中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述提供量子点吸收层，包括：

17.一种红外探测器，其特征在于，包括如权利要求7至10中任意一项所述的器件结构。

技术总结本申请提供了一种薄膜制备方法、器件结构及其制备方法、以及红外探测器，属于半导体技术领域。本申请提供的薄膜制备方法包括提供掺杂有高分子聚合物的量子点溶液，以使量子点溶液在旋涂成膜后进行固相配体交换时，薄膜中的高分子聚合物可抑制量子点在纳米尺度的局部团聚，从而形成不容易出现裂纹且高致密性的量子点薄膜层。以该量子点薄膜层作为器件结构中的空穴传输层时，可有效的改善器件结构的漏电现象，包含本申请提供的器件结构的红外探测器具有较低的暗电流，器件性能和稳定性能良好。技术研发人员：陈威,吴久凤,陈思敏,丛璟,徐琪玮受保护的技术使用者：觉芯电子（无锡）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18