量子点材料以及制备方法、应用
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-08-21 14:05:59
提供了一种量子点材料,该量子点材料通过引入金属Sn元素,与卤化铅配体共同修饰胶体量子点,从而降低了量子点材料的表面缺陷,提高载流子的迁移率,从而降低探测器件的暗电流噪声,提高探测性能。
本申请公开了一种量子点材料以及制备方法、应用。所述量子点材料为经改性组分修饰的胶体量子点;所述改性组分包括金属元素Sn和卤化铅配体。该量子点材料通过引入金属Sn元素,与卤化铅配体共同修饰胶体量子点,从而降低了量子点材料的表面缺陷,提高载流子的迁移率,从而降低探测器件的暗电流噪声,提高探测性能。
目前,普遍采用有机相合成法制备量子点材料,即在具有配位性质的有机溶剂环境中,利用金属有机化合物与非金属元素混合反应合成尺寸分布均匀的量子点,其中,具有配位性质的有机溶剂包括油酸、油胺、三正辛基氧膦、三辛基膦中的一种或多种。过量的有机配体包覆在量子点表面,抵消量子点间的范德瓦尔斯作用力,从而维持量子点溶液的稳定性,便于储存和运输。然而,有机配体的存在极大地阻碍载流子的输运过程,迁移率极低,因此制备合成的量子点不能直接应用于光电器件尤其是光电探测器中。
现有的量子点探测器制备工艺所使用的量子点材料存在迁移率低、表面缺陷多等固有问题,这会导致载流子在量子点中的传输效果变差,缺陷漏电流增大,使得量子点探测器存在暗噪声大,光响应度低的问题。目前的制备工艺通过在量子点层内等间隔加入大量有机层抑制暗噪声,但是此方案严重增加工艺难度,提高成本,而光电性能仍难以达到工业级应用的最低标准,严重影响量子点探测器的应用空间。如何实现量子点材料改性提高量子点探测器光电性能是当前领域的关键。
使用传统固相交换(LBL)或无Sn辅助的混合卤素配体进行钝化的量子点具有缺陷多、迁移率较差等不足,导致器件的暗电流噪声大,直接影响探测性能。
高亮(Gao Liang,Professor),1996年毕业于西安电子科技大学,获学士学位。2002年毕业于华中科技大学,获博士学位。国家杰出青年基金、首届腾讯“科学探索奖”、教育部新世纪优秀人才获得者。担任数字制造装备与技术国家重点实验室副主任、华中科技大学科技发展院副院长。主要从事智能制造系统、智能设计、智能优化方法等研究。承担国家自然科学基金重点项目、973课题、863项目、装发部预研基金、国防基础科研计划及企业委托课题等项目20余项。出版著作7部,其中英文专著2部,发表SCI论文270余篇,Web of Science被引5000余次,ESI热点论文2篇、高被引论文10余篇。担任IET CIM主编,SEC、JIPE副主编等。担任中国仿真学会智能仿真优化与调度专业委员会副主任、中国机械工程学会生产工程分会生产系统专业组副主任等。2011年获湖北省青年科技奖、2013年获中国机械工程学会青年科技成就奖。获得国家科技进步二等奖1项(排名第二)、教育部自然科学一等奖1项(排名第一)等。
本申请能产生的有益效果包括:
1)本申请所提供的量子点材料,与现有PbS/PbSe CQDs的配体钝化修饰主要由短链有机物或混合卤素配体进行钝化相比,本专利在PbS胶体量子点钝化过程中在混合卤素配体中引入了Sn元素辅助钝化,降低了量子点材料的表面缺陷,得到了更加优异的钝化效果,提高载流子的迁移率。
2)本申请所提供的量子点材料,制备的PC/PV器件性能显著提高,EQE明显增加,暗电流大幅降低。
本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。