[发明专利]一种量子点光电探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种量子点光电探测器及其制备方法，包括如下步骤：在ITO玻璃衬底上旋涂PMMA光刻胶；光刻胶曝光及微结构图形定义；蒸镀一定厚度的金属薄膜；光刻胶剥离及金属微结构的生成；将制备好的量子点旋涂或喷涂在上述衬底上形成薄膜；继续蒸镀一定厚度的金属形成背底电极，完成器件制备。本发明利用金属微结构的窄带滤波和光场增强功能，对量子点光电响应进行波长调制和增敏，利用量子点薄膜光电效应，使得ITO与背底电极之间的电流发生显著变化。本发明通过选取合适的金属和量子点材料体系，调节金属微结构阵列的结构设计与量子点尺寸，实现高灵敏、可调谐的窄带光电探测器。

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，涉及一种量子点光电探测器及其制备方法。

背景技术

半导体光电导式光电探测器的原理是辐射引起被照射的半导体材料电导率发生改变，在军事和国民经济的众多领域发挥着重要作用。在可见光或近红外波段主要用于射线测量和探测、工业自动控制、光度计量、光纤通信等；在红外波段主要用于导弹制导、红外热成像、红外遥感等方面。量子点由于具有三个维度的限域效应，电子能量在三个维度都具有量子化特性，因此具有与尺寸相关的能量带隙，吸收波长可调谐。胶体量子点采用胶体化学法制备，与普通纳米材料相比，具有尺寸可控且均匀性好、活性高、物化特性可控、易于表面修饰、可室温成膜等特点，作为光电探测器的新型材料倍受关注。

传统光电探测器对于能量高于能量带隙的光波都具有响应，需要增加光栅、滤光片等光学器件来增加探测器对特定波长的光的选择性，导致器件体积增大、难以集成且成本高昂。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种利用金属微结构的窄带滤波和光场增强功能，对量子点光电响应进行波长调制和增敏，实现高灵敏、可调谐的窄带光电探测器。

本发明所述金属微结构就是纳米级微尺寸的金属颗粒周期性排列的阵列。

本发明提出一种量子点光电探测器，其特征在于，包括从下至上的ITO玻璃衬底、ITO膜、金属微结构阵列、量子点薄膜和金属电极层；

进一步的，所述微结构阵列的材料为金、银、铝等；所述量子点薄膜材料包括硫化铅、硒化铅、硫化镉、硒化镉和氧化锌等在内的胶体量子点。

作为本发明的另一方面，提出了一种量子点光电探测器制备方法，包括如下步骤：

(1)选取ITO玻璃衬底为样片，在ITO玻璃衬底上旋涂PMMA光刻胶；

(2)光刻胶曝光及微结构图形定义；

(3)蒸镀一定厚度的金属薄膜；

(4)剥离光刻胶及金属微结构的生成；

(5)将制备好的量子点旋涂或喷涂在上述衬底上形成薄膜；

(6)继续蒸镀一定厚度的金属形成背底电极，完成器件制备。

进一步的，所述金属微结构尺寸可调，通过调整不同的微结构阵列周期与占空比即可实现不同波段的光电增强。

进一步的，所述量子点薄膜材料为硫化铅、硒化铅、硫化镉、硒化镉和氧化锌等在内的胶体量子点，通过选取合适的量子点材料体系以及改变量子点合成时间、温度等条件，调控量子点的峰值吸收波长位置，实现不同波段下的光电响应增强。

进一步的，所述步骤(3)与(6)中的蒸镀方法为电子束蒸发或磁控溅射方式。

进一步的，步骤(3)镀金厚度为50至100nm。

进一步的，步骤(4)中的剥离光刻胶方法为湿化学法。

本发明通过选取合适的金属和量子点材料体系，调节金属微结构阵列的结构设计与量子点尺寸，实现高灵敏、可调谐的窄带光电探测器，该制备方法简单，响应快，灵敏度高，具有广泛的应用前景。