[发明专利]一种硫化钼/铯铅卤钙钛矿量子点光电探测器及制备方法

说明书

本发明提出了一种硫化钼/铯铅卤钙钛矿量子点光电探测器及制备方法，涉及光电探测器的技术领域。本发明包括衬底层，在衬底层上设有彼此分隔的两块表面电极；在两块表面电极之间的衬底层上设有二维硫化钼薄膜层，在二维硫化钼薄膜层上还设有铯铅卤量子点层。本发明还提供了上述光电探测器的制备方法，利用配体对量子点薄膜表面进行修饰，从而完成光电探测器的制备。本发明在衬底层上制作所需要的电极，将硫化钼纳米薄膜材料覆盖在衬底上，并在纳米薄膜材料上覆盖铯铅卤钙钛矿量子点薄膜；本发明的光电探测器响应速度快，响应时间小于100μs，灵敏度高，适用范围广；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。

技术领域

本发明涉及电探测器的技术领域，特别是指一种二维硫化钼/铯铅卤钙钛矿量子点复合纳米结构光电探测器及其制备方法。

背景技术

光电探测器是将光信号转变为实时的电信号的器件，是光电系统中的重要部分，其广泛应用于国防、商业和科学等领域，在国防科技和人民生活中都有重要的影响。随着技术的快速发展，传统的基于传统Si/SiO₂制造技术的各类光电探测器越来越难以满足当今社会发展的要求。自从2004年发现石墨烯以来，现代光电子器件已经延伸到新兴的二维材料领域。伴随着纳米材料的诞生，基于纳米技术的半导体器件逐渐进入人们的视线，成为下一代光电探测器件的有力竞争者。

在纳米材料中，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，可以与其它半导体材料产生非常好的兼容性，超薄二维半导体结构结合传统的半导体制造工艺带来了一些传统半导体器件所不具备的一些物理特性。层状硫化钼具有特殊的能带结构，它和其它过渡金属硫化物一样，其能带结构和带隙强烈受到量子限域效应的影响，带隙宽度会随着层数而变化。层状硫化钼具有十分优越的光发射效率和光吸收率，可用于制备高效率的红光发光器件、光伏器件和光探测器件等。

目前基于石墨烯的光电探测器响应率高达到10⁷A/W，基于二硫化钼的光电探测器的光响应率也可以达到6×10⁵A/W，基于单层石墨烯/锗的自驱动的光电探测器的响应率和探测能力高达51.8mA/W和1.38×10¹⁰cmHz^1/2/W。现有技术中二硫化钼/半导体异质结构光电探测器的电极通常为上下结构，衬底材料必须为半导体化合物，不但具有衬底的作用，还作为异质结构的主体参与载流子的传输，这种衬底要求高，从而导致光电探测器的制作成本高，使光电探测器的性能有待于进一步提高，限制了光电探测器的适用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维硫化钼/铯铅卤钙钛矿量子点复合纳米结构光电探测器及其制备方法，旨在解决了现有技术中二硫化钼/半导体异质结构光电探测器成本高、性能低和适用范围小的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：

在一个方面，本发明的一种二维硫化钼/铯铅卤钙钛矿量子点复合纳米结构光电探测器，包括衬底层，在衬底层上设有彼此分隔的两块表面电极；在两块表面电极之间的衬底层上设有二维硫化钼薄膜层，在二维硫化钼薄膜层上还设有铯铅卤量子点层。

本发明在衬底层上先设置两块彼此分隔的表面电极，并在两块表面电极之间依次设置二维硫化钼薄膜层和铯铅卤量子点层，铯铅卤CsPbX₃(X＝Cl、Br、 I)钙钛矿量子点具有优异的光电性能和易于制备的特性，CsPbX₃量子点还具有荧光波长可调、荧光量子产率高、缺陷容忍能力强、发射光谱窄、荧光寿命短、合成工艺简单高效以及易于成膜等一系列优异性能，与硫化钼二维纳米材料复合形成新型光电探测器件，从而弥补单一材料性能上的不足。本发明首先在衬底上设置所需要的电极，然后将硫化钼纳米薄膜材料分散在衬底上，随后在硫化钼纳米薄膜上旋涂铯铅卤钙钛矿量子点薄膜，本发明的光电探测器响应速度快、灵敏度高、成本低、适用范围广。