[发明专利]一种钙钛矿-PbS量子点多晶膜及其制备方法和应用、近红外光探测器

说明书

本发明属于近红外光探测器技术领域，特别涉及一种钙钛矿‑PbS量子点多晶膜及其制备方法和应用、近红外光探测器。本发明提供的钙钛矿‑PbS量子点多晶膜，包括共混的PbS配位量子点和钙钛矿；所述PbS配位量子点的配体为2‑(4‑氟苯基)乙胺氢碘酸根；所述钙钛矿包括(PEA)₂(MA)₂Pb₃I₁₀。在本发明中，所述PbS配位量子点中引入配体2‑(4‑氟苯基)乙胺氢碘酸根，有利于改善PbS配位量子点与钙钛矿间电荷传输，提高载流子的迁移率，进而有利于提高近红外光探测器的高增益；钙钛矿可以在多晶膜中引入浅缺陷的同时钝化深缺陷，浅缺陷有利于增大增益，深缺陷的钝化有利于加快响应速度。

技术领域

本发明属于近红外光探测器技术领域，特别涉及一种钙钛矿-PbS量子点多晶膜及其制备方法和应用、近红外光探测器。

背景技术

红外光对生物组织的穿透能力强，对分子结构变化有高吸收敏感性，在生物成像、热疗、健康检测、安全、夜视和通讯等领域有广泛应用。对于近红外光探测器来说，高的信噪比和能够检测微弱的近红外光才能满足更多应用需求，因此高灵敏度是近红外光探测的一个重要参数。

近几年，金属卤化物钙钛矿材料被视为新一代光电材料，但是钙钛矿因为带隙的原因，探测波长被限制在1000nm以内；红外波段的探测研究大多是结合近红外量子点进行的，但是量子点的导电性相对较差。目前，研究人员往往通过将钙钛矿与量子点结合的方式，将钙钛矿与量子点在光电应用上的优势同步发挥出来，例如为了实现高增益，研究人员常用的方法就是调控缺陷态。在活性层中引入离子或纳米粒子，形成缺陷，实现近红外光探测器的高增益，但所得近红外光探测器的反应速度仅为毫秒级或微秒级，响应速度较慢且光探测器件暗电流较大(Dong,R.et al.An ultraviolet-to-NIR broad spectralnanocomposite photodetector with gain.Advanced Optical Materials[J],2014,2(6):549-554.以及Zhou,W.et al.Solution-processed upconversion photodetectorsbased on quantum dots[J].Nature Electronics,2020,3(5):251-258.)。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钙钛矿-PbS量子点多晶膜及其制备方法，由本发明制备方法得到的钙钛矿-PbS量子点多晶膜响应速度快且高增益，满足近红外光探测成像的实时需求。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种钙钛矿-PbS量子点多晶膜，包括共混的PbS配位量子点和钙钛矿；所述PbS配位量子点的配体为2-(4-氟苯基)乙胺氢碘酸根；所述钙钛矿包括(PEA)₂(MA)₂Pb₃I₁₀。

优选的，所述PbS配位量子点和钙钛矿的质量比为5：(5～95)；

所述钙钛矿-PbS量子点多晶膜的厚度为500～1000nm。

本发明还提供了上述技术方案所述钙钛矿-PbS量子点多晶膜的制备方法，包括以下步骤：

将PbI₂、2-苯乙胺氢碘酸盐、碘化钾胺和第一溶剂混合，得到钙钛矿前驱液，所述第一溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基硫代甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和1，3-二甲基-2-咪唑啉酮中的一种；

将PbS配位量子点和第二溶剂混合，得到PbS配位量子点沉淀，所述第二溶剂包括甲苯、氯苯、乙醚和二氯乙烷中的一种；

将所述钙钛矿前驱液和PbS配位量子点沉淀混合，得到多晶膜前驱液；