1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室，北京 100081
3 北京理工大学长三角研究院，浙江 嘉兴 314019
受限于复杂的分子束外延生长及倒装键合工艺，现有块体半导体红外探测器成本高昂、工艺复杂、极大制约了成像阵列规模和分辨率的进一步提升。胶体量子点作为一种新兴的半导体纳米晶体材料，因“量子限域”效应，能够实现宽谱段范围内的精准带隙调控。同时，胶体量子点可通过液相化学合成方法低成本大批量制备。此外，胶体量子点的液相加工工艺使得其可以与硅基读出电路进行直接片上电学耦合，突破了倒装键合工艺限制。因此，胶体量子点在红外探测及成像领域展现了巨大的应用前景。其中硫汞族量子点具有探测波段范围宽、物性调控易及便于硅基集成等优势，先后实现了中波红外背景限探测、双色探测及焦平面阵列成像等，在红外光电技术展示了巨大的潜力。本综述总结了近年来硫汞族胶体量子点红外光电探测技术的研究现状，并对其未来发展方向进行了展望。
硫汞族胶体量子点 红外探测器 红外焦平面阵列 红外上转换器件 光学学报
2023, 43(15): 1500001
红外与激光工程
2022, 51(1): 20210897
1 吉林大学 电子科学与工程学院，吉林 长春 130012
2 长春大学 电子信息工程学院，吉林 长春 130022
为了缩小光谱仪体积使之适用于**卫星等领域，本文将胶体量子点作为滤光材料，研究了CdSe胶体量子点滤光片的光学特性。本文采用热注入法合成出了高质量的CdSe胶体量子点，经过对苯二胺消光处理制备成CdSe胶体量子点滤光片。利用透射电子显微镜（TEM）进行样品形貌结构的表征及粒径尺寸的测量，并分别在不同温度下进行了紫外-可见吸收测量和紫外-可见透过率测量。实验表明，在室温情况下，CdSe胶体量子点薄膜的吸收和透过率均随粒径尺寸的增加而增加；在给定粒径尺寸的情况下，CdSe胶体量子点薄膜吸收与透过率曲线的第一激子吸收峰峰位随温度升高发生红移，CdSe胶体量子点薄膜吸收曲线温度每增加10 K红移不超过1 nm，且半峰宽增加；此外，经反复实验验证CdSe胶体量子点滤光片的稳定性及可调谐特性，证实其适合作为截止滤光片。上述结果表明，CdSe 胶体量子点滤光片在微型光谱仪方面具有良好的应用价值。
CdSe胶体量子点 薄膜滤光片 尺寸依赖性 温度依赖性 CdSe colloidal quantum dots thin film filters size dependence temperature dependence
1 北京大学物理学院人工微结构和介观物理国家重点实验室, 北京 100871
2 北京大学纳光电子前沿科学中心&量子物质科学协同创新中心, 北京 100871
3 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
胶质量子点作为一种半导体纳米晶体,具有量子产率高(约为100%)、辐射波长可调、性质稳定、折射率较高、可溶液处理和制作成本低廉等优点,被广泛用作微纳激光器的增益材料。基于胶质量子点的纳米尺寸(2~20 nm)和可溶液处理的性质,胶质量子点可以通过自组装的方式密集堆积形成高折射率微纳结构。为此,从胶质量子点激光器谐振腔的制备方面,总结了三类常见的胶质量子点微纳激光器,并对各自的特点进行了详细的分析。此外,还介绍了胶质量子点激光器与波导的片上集成,并着重介绍了模板辅助填充法这一集成方法。最后对胶质量子点激光器及片上集成在集成光子回路领域的发展进行了展望。
激光器 胶质量子点 谐振腔 自组装 微纳激光器 片上集成
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
