1 北京空间机电研究所 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094
2 北京工业大学 材料与制造学部 新型功能材料教育部重点实验室，北京 100124
3 北京工业大学 信息学部 光电子技术教育部重点实验室，北京 100124
PbS胶体量子点因其带隙可调、可溶液加工、吸收系数高等优异特性而广泛应用于光电探测器领域。然而基于光电二极管结构的PbS量子点光电探测器通常会使用不同的材料来制备N型层，从而增加了器件设计和工艺的复杂性，不利于这类光电探测器未来在面阵成像芯片中的应用。为简化制备工艺，提出了一种PbS量子点同质P-N结光电探测器，仅通过一种工艺过程实现了器件P型层和N型层的制备。经测试，探测器对不同入射光强度的探测表现出了良好的线性响应；在0.5 V反向偏压作用下，器件在700 nm处的响应度为0.11 A/W，比探测率为3.41×1011 Jones，展现出了其对弱光探测的优异能力。结果表明文中提出的PbS量子点同质PN结光电探测器有助于推动其在面阵成像领域中的发展。
PbS胶体量子点 同质P-N结 光电探测器 表面钝化 PbS colloidal quantum dot P-N homojunction photodetector surface passivation 红外与激光工程
2022, 51(10): 20220053
1 昆明冶金高等专科学校建筑工程学院, 云南昆明 650033
2 昆明理工大学现代农业工程学院, 云南昆明 650023
3 昆明物理研究所, 云南昆明 650223
PbS胶体量子点由于其制备简单、成本低廉, 在近红外波段通过调节尺寸就能改变带隙, 在太阳能电池、红外探测、 LED、生物成像等多个领域均有广泛的应用, 但稳定性限制了其大规模推广。本文总结了影响 PbS胶体量子点稳定性的机理, 从制备、结构、保存、使用等多个环节探讨提高其稳定性的具体措施。提出进一步改进 PbS胶体量子点稳定性的具体方法和原理, 对其应用和发展具有一定的参考价值。
PbS胶体量子点 量子点的应用 稳定性 核壳结构 PbS colloidal QDs, applications of colloidal QDs,
1 太原理工大学 新材料界面科学与工程教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 中国科学院 可再生能源重点实验室, 广东 广州 510640
利用吸收光谱、傅里叶变换红外光谱和循环伏安等表征技术, 分析了利用四丁基碘化铵(TBAI)和1,2-乙二硫醇(EDT)配体钝化处理的PbS胶体量子点的光学性质、表面化学及其能级结构, 并在此基础上分别以PbS-TBAI薄膜、PbS-EDT薄膜和PbS-TBAI/PbS-EDT薄膜作为有源层制备了PbS胶体量子点/ZnO纳米粒子异质结太阳能电池, 以比较研究表面配体和器件结构对器件光伏性能及其稳定性的影响。结果表明, TBAI和EDT均能与PbS胶体量子点表面原有的油酸配体实现良好置换, 但是配体置换之后量子点表面均残留少量油酸分子; PbS-TBAI薄膜的导带底为-5.12 eV, 价带顶为-3.86 eV, 而PbS-EDT薄膜的导带底为-4.99 eV, 价带顶为-3.74 eV, 后者相对前者出现了明显的能带上移; PbS-TBAI/PbS-EDT双配体器件的光伏性能最优, 能量转化效率达到4.43%; 随着空气暴露时间的增加, PbS-TBAI/PbS-EDT双配体器件和PbS-TBAI单配体器件表现出相似的性能变化趋势, 于3 d后达到最优光伏性能, 而PbS-EDT单配体器件的空气稳定性差, 3 d后的能量转换效率下降至初始效率的1/4。本工作的研究结果将不仅有助于加深对PbS胶体量子点电池性能变化规律的认识, 而且有望促进该类电池制备技术的进一步优化。
PbS胶体量子点 太阳能电池 配体 能级结构 稳定性 PbS colloidal quantum dots solar cells ligands energy level structure stability
