[发明专利]硫化铅量子点的制作方法、光电探测器及其制作方法

说明书

本发明提供了一种硫化铅量子点的制作方法、光电探测器及其制作方法，通过将长链配体配位的硫化铅量子点溶液与钙钛矿前驱体溶液混合，并使得所述钙钛矿前驱体溶液中的钙钛矿作为短链配体而替换所述长链配体，以制得短链配体配位的硫化铅量子点，使得在硫化铅量子点之间的有效电荷传输和高载流子迁移率得以实现的同时，硫化铅量子点也具有良好的环境稳定性；并且，采用所述短链配体配位的硫化铅量子点形成一量子点薄膜于一光电探测器的表面，使得光电探测器在白光和红外光下表现出很高的光响应特性，且在空气中显示出优异的长效时间稳定性。

技术领域

本发明涉及光电探测领域，特别涉及一种硫化铅量子点的制作方法、光电探测器及其制作方法。

背景技术

光电探测器因其在成像、电信和生物传感领域的广泛应用而吸引了大批研究者。目前，光电探测器通常基于硅和外延生长的III～V族半导体，但是，其具有材料和制造高成本的缺点；而量子点光电探测器(以及其他基于纳米结构的光电探测器)因具有易于解决的可加工性、低成本制造、可调谐带隙和灵活性的几个优点而成为下一代光电探测器的希望候选者。

特别是基于硫化物(例如PbS)的光电探测器产品引起了人们的广泛关注。其中，由于硫化铅量子点(PbS QD)具有高摩尔吸收系数，并且可以提供多种带隙，使得其越来越被认为是下一代轻质、低成本和灵活的候选材料，尤其促使了硫化铅量子点成为低成本光电探测器的优良候选者。但是，对于长链配体配位的硫化铅量子点，其携带的长链配体使得量子点之间的间距变大，阻断了量子点之间的载流子传输，导致长链配体配位的硫化铅量子点具有绝缘性。因此，一般通过更换表面配体的方法来修改硫化铅量子点的电子特性，例如，通过采用短链配体替代长链配体的方法来实现量子点之间的有效电荷传输和高载流子迁移率，以增强量子点之间的耦合。但是，在现有的短链配体替代长链配体的方法中，液态配体交换的短链配体与硫化铅连接不稳定，常常使量子点团聚；固态配体交换形成的量子点薄膜表面存在空洞塌陷缺陷。

因此，需要提出一种新的短链配体配位的硫化铅量子点的制作方法，以使得制作的短链配体配位的硫化铅量子点的性能稳定，进而使得基于短链配体配位的硫化铅量子点的光电探测器的性能得到提高。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种硫化铅量子点的制作方法，使得在硫化铅量子点之间的有效电荷传输和高载流子迁移率得以实现的同时，硫化铅量子点也具有良好的环境稳定性；

本发明的目的之二在于提供一种光电探测器及其制作方法，使得光电探测器在白光和红外光下表现出很高的光响应特性，且在空气中显示出优异的长效时间稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种硫化铅量子点的制作方法，包括：

制备长链配体配位的硫化铅量子点溶液，所述长链配体为有机物；

制备钙钛矿前驱体溶液；以及，

将所述长链配体配位的硫化铅量子点溶液与所述钙钛矿前驱体溶液混合，并使得所述钙钛矿前驱体溶液中的钙钛矿作为短链配体而替换所述长链配体，以制得短链配体配位的硫化铅量子点。

可选的，所述长链配体为脂肪酸，制备所述长链配体配位的硫化铅量子点溶液的步骤包括：

将铅盐、脂肪酸分散在非极性溶剂中，在惰性气氛下加热到100℃～180℃，反应0.5h～3h，得到第一前驱体溶液；

将硫源溶解在非极性溶剂中之后分散到所述第一前驱体溶液中，并在100℃～180℃的温度下反应0.5h～2h之后冷却到常温，得到第二前驱体溶液；以及，

采用极性溶剂将所述第二前驱体溶液进行洗涤和沉淀之后，将沉淀物溶解于非极性溶剂中，得到脂肪酸配位的硫化铅量子点溶液。