一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器及制备方法

本发明涉及薄膜材料制备及光电探测器，尤其是涉及一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器及制备方法。

背景技术：

1、在现有技术中，光电探测器具有环境适应范围大、抗干扰及隐蔽性强、精度高、体积小、重量轻、功耗低等众多优点，市场对光电探测器的需求涵盖从电信通讯到生物成像、环境遥感、光谱和化学分析等各个方面，在新一轮科技革命和产业革命的大背景下，发达国家凭借在国际新材料科研与产业中占据的领先地位，不断强化对诸如光电材料的技术壁垒和产业垄断，核心技术、关键材料成为大国、强国竞争的焦点，在这些领域的广泛研究中，为实现高性能的光电器件，对器件的各项性能参数加以调控，以相对合适的成本构建出新的光电材料结构体系是我国“重点突破前沿功能材料”这一科技发展规划的重要组成部分。

2、以零维材料为基础的量子点材料由于在材料的类型、晶体结构和制备方法上具备较大的自由度使其对于器件构建的兼容性较高，器件的新颖性和潜力已经超过传统器件结构。而二维材料由于其超薄特性以及原子级的表面平整度等特性，可以与其他半导体材料产生非常好的兼容性。因此开发高质量基于量子点和二维薄膜的共混复合结构薄膜材料体系，可以为新型器件的应用和基础研究提供机遇。

3、目前基于量子点/二维材料薄膜及光探测器件的研究，都是在二维材料上沉积较厚的钙钛矿量子点薄膜，这种方法对量子点薄膜的质量、载流子输运特性以及电极对载流子提取能力要求较高，难以获得良好的性能参数。

4、申请号为：202210548745.6的中国发明专利公开了一种非晶氧化铟镓锌/硫化铅量子点双层异质结光电导型光电探测器及其制备方法，借助射频磁控溅射在洁净的衬底上，沉积一层非晶氧化铟镓锌薄膜，将薄膜置于热板上以一定的温度与时间完成退火；将退火后的样品置于热蒸发镀膜机中沉积金属铝电极，在完成电极沉积后的样品上，通过“固态配体交换法”沉积一定厚度的1,2-乙二硫醇(edt)配体的硫化铅量子点薄膜，获得非晶氧化铟镓锌/硫化铅量子点双层异质结光电导型光电探测器。然而该种非晶氧化铟镓锌/硫化铅量子点双层异质结光电导型光电探测器的制备方法原理基于物理气相沉积技术，该方法操作较为复杂，制备效率较低，不适合大规模生产加工。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器及制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

3、一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器，包括衬底层，所述衬底层上间隔设有两块表面电极，两块所述表面电极之间的所述衬底层上设有量子点/二维硫化锡共混复合结构薄膜。

4、所述衬底层为带氧化硅的掺杂硅片、钠钙硅玻璃、石英玻璃、有机柔性衬底中的任意一种。

5、所述表面电极为二氧化锡电极、氧化铟锡电极、金电极、银电极、铝电极、钛电极、铜电极中的任意一种或几种所构成的复合电极。

6、一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器的制备方法，包括以下步骤：

7、1)取衬底，作为衬底层，在衬底层上制作彼此分隔开的表面电极；

8、2)将量子点/二维硫化锡共混复合结构的溶液，均匀覆盖在刻有电极的表面上，得共混复合结构薄膜层，75-85℃加热5-15min得光电探测器。

9、步骤1)中，表面电极的厚度为30-50nm。

10、步骤2)中，薄膜覆盖方法是采用旋涂法，取量子点，添加甲苯或常温下呈液态的正烷烃，制成50-200mg/ml溶液，滴在衬底表面上，旋涂的转速为1500-3000r/min，旋涂时间为15-30s。

11、量子点/二维硫化锡共混复合结构的溶液的制备过程如下：

12、s1：采用热注射方法来合成出单分散的、不同成分的无机钙钛矿量子点。利用碳酸铯获得铯前驱体，用双极性表面活性剂表面配体作为稳定剂，十八烯作为溶剂，来溶解卤化铅作为铅卤先驱体，注入铯前驱体来合成无机钙钛矿量子点；

13、s2：将二维硫化锡加入上述溶液，取一定量的上述溶液注入高速搅拌的甲苯中进行共混复合结构的原位生长；

14、s3：利用冰浴法停止反应；

15、s4：向s2中的溶液加入丙酮，并在1500r/min高转速下离心10-15min后弃掉上清液，随后加入一定量甲苯进行充分的溶解，此步骤重复2-3次，得到浓缩量子点/二维硫化锡共混复合结构的溶液。

16、s1中，量子点合成时加入双极性表面活性剂作为稳定剂，作为稳定剂的表面配体为卵磷脂、8-溴辛酸。

17、s2中，转速为1500r/min可以保证共混复合结构原位生长。

18、量子点/二维硫化锡共混复合结构的制备过程中，二维硫化锡上原位附着于不同密度和结构的无机钙钛矿量子点，在量子点合成之后、清洗之前加入二维硫化锡材料进行复合。

19、本发明的有益效果是：

20、光电探测器上配置有量子点二维硫化锡共混复合结构薄膜，量子点在合成时可以在二维材料的表面原位生长，可以使界面有更好的键合，从而促进光生载流子分离以及产生更有效的载流子传输，进而获得更好的性能，该种光电探测器响应速度快、灵敏度高，响应时间小于50ms，适用范围广，并且该种光电探测器的制备方法操作简单，快速高效，简单易行，成本低，绿色环保，适合大规模生产。

技术特征：

1.一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器，其特征在于，包括衬底层(1)，所述衬底层(1)上间隔设有两块表面电极(2)，两块所述表面电极(2)之间的所述衬底层(1)上设有量子点/二维硫化锡共混复合结构薄膜(3)。

2.如权利要求1所述的一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器，其特征在于，所述衬底层(1)为带氧化硅的掺杂硅片、钠钙硅玻璃、石英玻璃、有机柔性衬底中的任意一种。

3.如权利要求2所述的一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器，其特征在于，所述表面电极(2)为二氧化锡电极、氧化铟锡电极、金电极、银电极、铝电极、钛电极、铜电极中的任意一种或几种所构成的复合电极。

4.一种如权利要求3所述的量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤1)中，表面电极(2)的厚度为30-50nm。

6.如权利要求5所述的一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器的制备方法，其特征在于，步骤2)中，薄膜覆盖方法是采用旋涂法，取量子点，添加甲苯或常温下呈液态的正烷烃，制成50-200mg/ml溶液，滴在衬底表面上，旋涂的转速为1500-3000r/min，旋涂时间为15-30s。

7.如权利要求6所述的一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器的制备方法，其特征在于，量子点/二维硫化锡共混复合结构的溶液的制备过程如下：

8.如权利要求7所述的一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器的制备方法，其特征在于，s1中，量子点合成时加入双极性表面活性剂作为稳定剂，作为稳定剂的表面配体为卵磷脂、8-溴辛酸。

9.如权利要求8所述的一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器的制备方法，其特征在于，s2中，转速为1500r/min可以保证共混复合结构原位生长。

10.如权利要求9所述的一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器的制备方法，其特征在于，量子点/二维硫化锡共混复合结构的制备过程中，二维硫化锡上原位附着于不同密度和结构的无机钙钛矿量子点，在量子点合成之后、清洗之前加入二维硫化锡材料进行复合。

技术总结本发明公开了一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器及制备方法，一种量子点二维硫化锡共混复合的光电探测器包括衬底层，所述衬底层上间隔设有两块表面电极，两块所述表面电极之间的所述衬底层上设有量子点/二维硫化锡共混复合结构薄膜，本发明的有益效果是光电探测器上配置有量子点二维硫化锡共混复合结构薄膜，量子点在合成时可以在二维材料的表面原位生长，可以使界面有更好的键合，从而促进光生载流子分离以及产生更有效的载流子传输，进而获得更好的性能，该种光电探测器响应速度快、灵敏度高，响应时间小于50ms，适用范围广，并且该种光电探测器的制备方法操作简单，快速高效，简单易行，成本低，绿色环保，适合大规模生产。技术研发人员：王攀,米龙飞,王友福,崔洪涛受保护的技术使用者：青岛理工大学技术研发日：技术公布日：2024/8/5