[发明专利]一种量子点红外上转换器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种红外上转换器件及其制备方法。所述的红外上转换器件同时包含无电极的量子点红外探测器和量子点发光二极管，并由一层中间层串联起来。所述的红外上转换器件的制备方法，包括：制备具有高增益的量子点红外光电探测器，再选用合适中间层以及合适的溶剂和传输层材料，用溶液法在光电探测器上串联可见光发光二极管，即得到量子点红外上转换器件。本发明的红外上转换器件用全溶液方法制备，驱动电压低、成本低廉，方法简单，光子转化为电子的量子效率可达到8000％，光子对光子的转化效率可达6％左右，在红外探测与成像器件、生物医学治疗等领域的具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于光电探测器技术领域，具体涉及一种红外上转换器件及其制备方 法。

背景技术

红外探测和成像技术在远程遥感、光纤通讯、夜视、生物医学成像等领域都 有着广泛的应用。尤其是近年来虚拟现实(VR)、自动驾驶、机器视觉、可穿戴 智能设备的发展，更提高了对红外探测及成像技术的需求。

光子上转换器件，是一种新型的红外成像方法。这种方法的思路是将低能量 的红外光光子转化为高能量的可见光光子，然后再由已经成熟商业化的可见光成 像技术成像或被肉眼直接看见。相比于传统红外成像器件，上转化器件并不需要 分立的像素，尤其避免了昂贵的铟柱焊接工艺，因此极大的简化了工艺，降低了 成本。但已经报道的红外上转换器件都是通过昂贵的气相或外延技术制备的，并 且需要大的驱动电压，同时，光子转换效率还需要提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用全溶液的工艺制备高量子效率、低驱动电压、成 本量子点红外上转换器件及其制备方法，并将其应用于红外探测与成像器件、生 物医学治疗等领域。

为了达到上述目的，本发明提供了一种量子点红外上转换器件，其特征在于， 包括无电极的量子点红外光电探测器和量子点发光二极管，所述无电极的量子点 红外光电探测器和量子点发光二极管通过中间层串联连接；

所述无电极的量子点红外光电探测器包括导电基底层，导电基底层的上方由 下至上依次设置有第一电子传输层，金属纳米颗粒层，第二电子传输层，红外量 子点层；

红外量子点层上设置有中间层；

所述量子点发光二极管包括空穴传输层，空穴传输层上设置有量子点发光 层，量子点发光层上设置有第三电子传输层，第三电子传输层设置有电极。

优选地，所述中间层的材料为MoO₃。

优选地，所述导电基底层为ITO导电玻璃。

优选地，所述第一电子传输层和第二电子传输层的材料为氧化锌纳米颗粒、 氧化锡纳米颗粒或[6,6]-苯基-C61-丁酸异甲酯(PCBM)中的一种或几种。

优选地，所述金属纳米颗粒层的材料为银纳米颗粒、金纳米颗粒、铝纳米颗 粒或铜纳米颗粒中的一种或几种。

优选地，所述红外量子点层为多层量子点膜，量子点膜经过固态配体交换或 液态配体交换处理，表面配体为SH-，I-等短链配体，量子点膜为PbS量子点(PbS CQD)膜或PbSe量子点(PbSe CQD)膜，红外量子点层的厚度为50～500nm。

优选的，所述空穴传输层的材料为聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺 (poly-TPD)、2,2',7,7'-四-(二甲氧基二苯胺)-螺芴(spiro)、3-己基取代聚噻吩 (P3HT)、[9,9-二辛基芴-共-N-[4-(3-甲基丙基)]-二苯基胺](TFB)或聚乙烯基咔 唑(PVK)中的一种。

优选地，所述量子点发光层的为CdSe/ZnS量子点(CdSe/ZnS CQD)膜或 CdSe/CdS/ZnS量子点(CdSe/CdS/ZnS CQD)膜。

优选地，所述第三电子传输层的材料为氧化锌纳米颗粒或氧化锡纳米颗粒。