本發(fā)明屬于光電探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、光電探測(cè)器在日常生活與生產(chǎn)中扮演著極為重要的角色，無(wú)論是用于光電成像還是光通信，光電探測(cè)器的功能都是將其收集到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電子設(shè)備處理的電信號(hào)。紅外光電探測(cè)器由于其在生物成像、熱成像、健康監(jiān)測(cè)、夜視和光通信方面的應(yīng)用廣泛，一直是國(guó)際上的研究重點(diǎn)。在半導(dǎo)體光電器件中，硅是最為常用的材料。硅基光電探測(cè)器在現(xiàn)有的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體成像器件上具有相當(dāng)成熟的工藝，這使得硅基光電器件在小型化的同時(shí)具有可擴(kuò)展性，大大降低了制造成本，同時(shí)具有功耗低、效率高等特點(diǎn)，已經(jīng)作為可見(jiàn)光和近紅外光電探測(cè)的主力軍，正廣泛應(yīng)用在航空航天、安檢、醫(yī)療、監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域。但由于硅是間接帶隙半導(dǎo)體材料，其帶隙約為1.12?ev(對(duì)應(yīng)的吸收截止波長(zhǎng)大約為1.1μm)，這限制了硅在近紅外波段的探測(cè)。為了擴(kuò)展光電探測(cè)器的響應(yīng)波段，往往需要使用更小帶隙的半導(dǎo)體材料，例如基于外延生長(zhǎng)的hgcdte、ingaas、銻化銦(insb)和ⅱ類(lèi)超晶格。這些半導(dǎo)體材料能夠很好地覆蓋硅無(wú)法探測(cè)的近紅外到遠(yuǎn)紅外光譜范圍，但這類(lèi)材料需要使用分子束外延(mbe)或金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(mocvd)等設(shè)備，這大大增加了制造成本；其次，這些材料制備的紅外光電器件一般需要在低溫下工作才能保持較低的噪聲及高靈敏度。同時(shí)，這些傳統(tǒng)的紅外半導(dǎo)體材料由于存在晶格失配的問(wèn)題，難以依靠成熟的cmos工藝與硅兼容，這導(dǎo)致了其難以高密度集成。傳統(tǒng)光電探測(cè)材料已很難滿(mǎn)足硅工藝兼容、制造成本低、無(wú)需低溫工作的要求?；谛聶C(jī)理、新材料的研究是發(fā)展新型高性能紅外光電器件亟需攻克的技術(shù)難題。

2、近年來(lái)，材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及眾多新型低維量子材料的出現(xiàn)，為光電探測(cè)技術(shù)的發(fā)展提供了更多的選擇空間。量子點(diǎn)具有窄的發(fā)射光譜、非常高的探測(cè)靈敏度以及可調(diào)諧的吸收峰。尤其是由傳統(tǒng)窄帶隙半導(dǎo)體制備成的量子點(diǎn)在近紅外波段至短波紅外范圍(750nm–3500nm)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，例如硫化鉛(pbs)、硒化鉛(pbse)、碲化鉛(pbte)、碲化汞(hgte)、砷化銦(inas)和碲化銦(insb)。無(wú)機(jī)量子點(diǎn)由于一般具有較高的光吸收、在紅外波段較高的探測(cè)效率、低成本、易于制備以及不受限于襯底材料等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到迅速的發(fā)展。與其他材料技術(shù)相比，在發(fā)展新型紅外光電器件上，量子點(diǎn)具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

3、目前，紅外量子點(diǎn)光電探測(cè)器采用量子點(diǎn)材料制備成膠體薄膜作為紅外敏感層，量子點(diǎn)材料吸收入射光，產(chǎn)生光生載流子，形成光電流，實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)。由于量子點(diǎn)層與有機(jī)物的接觸面積較小，光生載流子遷移速率受到限制，影響光生電流的產(chǎn)生，從而影響光電探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間和響應(yīng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決傳統(tǒng)有機(jī)光電探測(cè)器的量子點(diǎn)層與有機(jī)物的接觸面積較小，光生載流子遷移速率受到限制，光電探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、響應(yīng)度低的問(wèn)題。提出一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器及其制備方法。

2、本發(fā)明采用量子點(diǎn)層作為光敏層吸收光從而產(chǎn)生電子空穴對(duì)，通過(guò)引入具有納米孔洞結(jié)構(gòu)的鋁基模板，以一定壓力將其覆壓在量子點(diǎn)層上，在量子點(diǎn)層頂部形成多個(gè)空洞，以改變量子點(diǎn)層的表面形貌，增加量子點(diǎn)層與有機(jī)層的接觸面積。p3ht層沉積在量子點(diǎn)層頂部空洞中，與量子點(diǎn)層接觸面積增加，光生載流子遷移速率提高，光電探測(cè)器響應(yīng)性能提升。

3、因而本發(fā)明技術(shù)方案為一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器，其特征在于，該有機(jī)光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)由下至上依次包括：玻璃襯底層、ito電極層、zno層、cqd層、p3ht層、moo3層、ag電極層；所述ito電極層表示氧化銦錫電極層，?cqd層表示膠體量子點(diǎn)層，p3ht層為一種3-己基噻吩的聚合物層；所述cqd層內(nèi)整列設(shè)置有豎孔，豎孔從cqd層的上表面向下延伸，但不穿過(guò)cqd層；

4、所述p3ht層中的p3ht材料填充滿(mǎn)cqd層內(nèi)的豎孔，并覆蓋滿(mǎn)cqd層上表面。

5、進(jìn)一步的，所述ito電極層的厚度為35-45nm。

6、進(jìn)一步的，zno層的厚度為390-410nm。

7、進(jìn)一步的，cqd層的厚度為390-410nm。

8、進(jìn)一步的，p3ht層的厚度為390-410nm。

9、進(jìn)一步的，moo3層的厚度為35-45nm。

10、進(jìn)一步的，ag電極層的厚度為35-45nm。

11、一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于，該方法包括：

12、s1.提供玻璃襯底；

13、s2.在玻璃襯底上制作ito電極層；

14、s3.在ito電極層上沉積zno層；

15、s4.在zno層上旋涂cqd層；

16、s5.在cqd層上表面用具有納米孔洞結(jié)構(gòu)的鋁基模板壓制形成多個(gè)空洞；

17、s6.在cqd層上沉積p3ht層；

18、s7.在p3ht層上沉積moo3層；

19、s8.在moo3層上制作ag電極層。

20、本發(fā)明通過(guò)引入具有納米孔洞結(jié)構(gòu)的鋁基模板，以一定壓力將其覆壓在量子點(diǎn)層上，在量子點(diǎn)層頂部形成多個(gè)空洞，以改變量子點(diǎn)層的表面形貌，增加量子點(diǎn)層與有機(jī)層的接觸面積；p3ht層沉積在量子點(diǎn)層頂部空洞中，與量子點(diǎn)層接觸面積增加，光生載流子遷移速率提高，光電探測(cè)器響應(yīng)性能提升。

技術(shù)特征：

1.?一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器，其特征在于，該有機(jī)光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)由下至上依次包括：玻璃襯底層、ito電極層、zno層、cqd層、p3ht層、moo3層、ag電極層；所述ito電極層表示氧化銦錫電極層，?cqd層表示膠體量子點(diǎn)層，p3ht層為一種3-己基噻吩的聚合物層；所述cqd層內(nèi)整列設(shè)置有豎孔，豎孔從cqd層的上表面向下延伸，但不穿過(guò)cqd層；

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器，其特征在于，所述ito電極層的厚度為35-45nm。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器，其特征在于，zno層的厚度為390-410nm。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器，其特征在于，cqd層的厚度為390-410nm。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器，其特征在于，p3ht層的厚度為390-410nm。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器，其特征在于，moo3層的厚度為35-45nm。

7.如權(quán)利要求1所述的一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器，其特征在于，ag電極層的厚度為35-45nm。

8.如權(quán)利要求1所述的一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器的制備方法，其特征在于，該方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于量子點(diǎn)活性層處理策略的有機(jī)光電探測(cè)器及其制備方法，屬于光電探測(cè)領(lǐng)域。該探測(cè)器引入具有納米孔洞結(jié)構(gòu)的鋁基模板，以一定壓力將其覆壓在量子點(diǎn)層上，以改變量子點(diǎn)層的表面形貌，增加量子點(diǎn)層與有機(jī)物的接觸面積，結(jié)構(gòu)從下至上包括：玻璃襯底層、ITO電極層、ZnO層、CQD層、P3HT層、MoO<subgt;3</subgt;層、Ag電極層。本發(fā)明通過(guò)在量子點(diǎn)層表面由外向里壓制出多個(gè)空洞，使P3HT層可以進(jìn)入到量子點(diǎn)層表面的空洞中，從而增大了量子點(diǎn)層與有機(jī)物的接觸面積，加快了光生載流子分離，提升了光電器件響應(yīng)速度。

技術(shù)研發(fā)人員：庹濤,吳志明,王軍,儲(chǔ)德超,魏來(lái)江,羅宏政
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19