[发明专利]一种PCBM受体增强型量子点光电探测单元及其制备方法和探测器

说明书

本发明公开了一种PCBM受体增强型量子点光电探测单元及其制备方法和探测器，涉及光电探测器领域，所述光电探测单元包括底栅电极，所述底栅电极上设置介质层，所述介质层的上表面设置有金属电极，所述金属电极旁侧的介质层上表面上设置有单层石墨烯，且单层石墨烯与金属电极相连接，所述单层石墨烯上覆盖有量子点—PCBM杂化薄膜，所述量子点—PCBM杂化薄膜由FaPbBr₃量子点材料和PCBM混合而成。本发明采用量子点‑PCBM杂化薄膜作为感光材料来显著提升光电探测器的响应，从而解决了现有基于钙钛矿量子点‑石墨烯的超高响应光电探测器因光电转换效率低能不能应用的技术问题。

技术领域

本发明涉及光电探测器领域，具体涉及一种PCBM受体增强型量子点光电探测单元及其制备方法和探测器。

背景技术

对光探测器而言，光探测器的探测带宽和响应速度是衡量其性能的重要参数。在所有光电探测设备中，光电晶体管能通过施加一个门电压来调制载流子在通道材料中的运输。但是，基于原始量子点的光电晶体管由于其本身载流子迁移率和电极调节的原因光响应度相对较低，目前，由量子点和二维材料比如石墨烯、二硫化钨、二硒化钨、二硫化钼等组成复合材料被广泛研究以期解决光电晶体管这个问题。

钙钛矿量子点材料在光电探测领域有巨大应用潜力，首先，钙钛矿量子点有利于提高光探测器中的载流子输运，具有良好的光响应性、外量子效率和探测灵敏度；其次，钙钛矿量子点光探测器的双光子性能优于文献报道的其他量子点光探测器性能，如硫化铅量子点、黑磷量子点等；再有，钙钛矿量子点具有良好的热稳定性和优异的载流子输运特性，性能优于传统的量子点光电材料。

在众多二维材料中，石墨烯无疑是引入注目的，其具有超高载流子迁移率和广泛的吸收范围，而且量子点/石墨烯光电晶体管性能上有较大突破。

综上，要解决光电晶体管因其本身载流子迁移率和电极调节的原因导致的光响应度相对较低的技术难题，量子点/二维材料复合材料的制作显得尤为重要，基于钙钛矿量子点材料与石墨烯的双优局势，钙钛矿量子点-石墨烯的超高响应光电探测器应当是研究的重点，然而，基于钙钛矿量子点-石墨烯的超高响应光电探测器目前并未见报道，其根本原因在于：首先，钙钛矿量子点终究还是量子点中的一种，仍然存在量子点的电荷捕获特性，而这种电荷捕获特性仍然会成为阻碍载流子分离的的一大难题，载流子的分离效率低则会进一步影响光电转换效率；其次，钙钛矿量子点与石墨烯的界面处电荷复合也是导致光电转换效率不能进一步提高的困扰因素。

发明内容

本发明提供一种PCBM受体增强型量子点光电探测单元及其制备方法和探测器，以解决现有基于钙钛矿量子点-石墨烯的超高响应光电探测器因光电转换效率低能不能应用的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种PCBM受体增强型量子点光电探测单元，所述光电探测单元包括底栅电极，所述底栅电极上设置介质层，所述介质层的上表面设置有金属电极，所述金属电极的两端分为公共电极和信号电极,公共电极和信号电极之间的金属电极呈梳状电极结构，所述金属电极的梳状电极结构上覆盖有单层石墨烯，且单层石墨烯的两端分别与公共电极和信号电极连接，所述单层石墨烯上覆盖有量子点—PCBM杂化薄膜，所述量子点—PCBM杂化薄膜由FaPbBr₃量子点材料和PCBM混合而成。