量子点合成及其光电功能薄膜研究进展

日期:2022-05-16 来源:红外芯闻阅读:209
核心提示:量子点(QD),也被称为半导体纳米晶体,得益于其廉价的制造成本和独特的光学物理学特性,已经广泛应用于光电探测器和太阳能电池
量子点(QD),也被称为半导体纳米晶体,得益于其廉价的制造成本和独特的光学物理学特性,已经广泛应用于光电探测器和太阳能电池的设计和开发。而量子点的合成则是制备光电探测器和太阳能电池的重要组成部分之一,基于量子点的光电探测器所用到的材料主要有有机半导体、纳米颗粒和钙钛矿等。
 
据麦姆斯咨询报道,近期,昆明物理研究所唐利斌工程师课题组在《红外技术》期刊上发表了以“量子点合成及其光电功能薄膜研究进展”为主题的综述文章。唐利斌工程师主要从事光电材料与器件的研究工作。
 
这项研究对几种不同的量子点合成技术进行了概述,对国内外不同的基于量子点的光电探测器和太阳能电池进行了归纳和总结,并比较了不同种量子点薄膜的优缺点。最后,对量子点薄膜的发展进行了展望。该研究着重对量子点的合成、红外光电探测器量子点薄膜及太阳能电池量子点薄膜的研究进展进行相应的分析与概述。
 
胶体量子点的吸收光谱及不同类型的量子点材料:(a) 不同尺寸PbS CQD的太阳光谱及光吸收示意图;(b) 用于光电探测的不同类型的CQD
 
 
成功合成性能良好的量子点是制备高性能量子点薄膜的重要前提,自量子点纳米晶体被发现以来,就有若干的文献报道了众多不同种类的量子点和不同的合成方法。量子点制备方法可分为反相微乳液法、正相微乳液法、热注射法、超声剥离法、液相合成法等。本研究选择了具有代表性的反相微乳液法、正相微乳液法、热注射法进行介绍。
 
量子点红外光电探测器及其性能
 
关于红外光电探测器量子点薄膜,该研究总结了量子点红外光电探测器和量子点光电二极管近五年的重大研究及进展情况。关于太阳能电池量子点薄膜,该研究概述了近期研究情况。
 
量子点光电二极管及其性能
 
近年来,基于量子点的光电器件逐渐成为研究热点,相比于制冷型光电探测器,基于量子点的光电探测器可以在室温下工作。此外,因量子点具有尺寸可调、带隙可控和廉价的溶液加工工艺而被广泛应用于光电探测器和太阳能电池的设计和开发。基于量子点的光电探测器和太阳能电池均取得了不错的研究进展,但仍面临着一些问题:其一,使用的量子点材料大多数是PbS CQD,其他的无毒量子点的开发、制备及应用鲜有报道,其他无毒量子点的开发及应用非常重要,需要材料科学家与其他领域的科学家共同努力;其二,量子点和功能材料结合可以形成复合功能材料,从而可以发挥出各自材料的本身优点,这一方面已经有一些研究报道,但还需要进行深入的探索和研究;其三,高质量量子点薄膜对量子点光电器件的性能至关重要,厚度可控、大面积、高均匀性量子点薄膜的制备技术尤为重要,今后还需在该技术的研究上投入更多的人力、物力。
 
该项目获得国家重点研发计划(2019YFB2203404)和云南省创新团队项目(2018HC020)的支持。该研究第一作者为昆明物理研究所硕士生钟和甫,主要从事量子点光电探测材料与器件方面的研究工作。
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