PbS胶体量子点稳定性研究进展

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...     

红外量子点及其光电探测器研究进展

红外技术为现代社会提供了包括遥感、成像、计量、产品检验、环境监测及生物医学诊断等诸多领域的应用价值.第三代红外光电探测器对易制造、低成本、可调节的红外光电材料的需求,推动了红外量子点的发展.本文阐述红外量子点的制备方法,概述了红外胶体量子点探测器研究发展历程,并列举了红外胶体量子点在光电领域的代表性研究成果.最后对红外量子点光电探测器研究进展进行了总结,提出了几个亟待解决的研究问题.为红外量子点探测器商业化提出了指导.     

配体链长对PbS量子点薄膜/Al肖特基结整流特性的影响

利用热注入法合成带有油酸配体的PbS量子点, 用短链乙醇胺替代长链油酸做为PbS量 子点的配体。 对比了由两种材料制得的量子点薄膜与Al形成的肖特基结的J-V特性,采用热 电子发射理论对其J-V特 性进行分析,结果发现,接有短链乙醇胺的PbS量子点薄膜具有更优的整流特 性,理想因子n为3.8,明显低 于采用油酸配体的PbS量子点(n=4.6)。 研究表明,短链配体有利于提高PbS薄膜表面的均匀性并形成较好的肖 特基接触;短链置换过程提高了量子点薄膜与Al电极的接触势垒高度,使肖特基结反向 漏电流降低。     

PbS量子点的化学制备及其太阳能光伏特性

通过化学溶液体系中反应温度与原料配比的控制合成了第一吸收峰在833～1700 nm范围内可调的PbS量子点.利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM) 、吸收光谱等手段研究了化学溶液法制备的PbS量子点形貌、尺寸分布以及近红外吸收等特性.所获得的量子点尺寸分布均匀, 直径在2.6 ～7.0 nm范围内可调.基于PbS量子点的红外吸收特性, 通过表面修饰方法在原子层沉积技术(ALD)生长的TiO2薄膜上构筑了FTO/TiO2/PbS/Au光伏器件结构, 并初步研究了光电流与量子点特征吸收的关系等光电转换特性.     

含PbS量子点串联双隧道结I—V特性仿真

对形成单电子器件的典型串联双隧道结结构模型,通过求解含时薛定谔方程,计算了PbS量子点自组装体系的隧穿电流与偏压的关系。给出了含PbS量子点串联双隧道结在室温下的I-V特性仿真数据,结果与实验符合得较好。     

量子点合成及其光电功能薄膜研究进展

量子点(quantum dots,QDs),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.本文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...     

量子点合成及其光电功能薄膜研究进展

量子点（Quantum dots,QDs）由于本身所具有的量子限域效应、尺寸效应和表面效应等各种特性,被广泛应用于光电探测、生物医学、新能源等方面。而中波红外（Mid-wave infrared,MWIR）量子点作为近年来红外领域的研究热点,通过调整控制其尺寸的大小,能够扩展其红外吸收波长。因此,成功制备中波红外量子点材料和器件对红外成像、红外制导和搜索跟踪等方面有着重要意义。本文首先介绍了HgSe、HgTe、PbSe、Ag₂Se和HgCdTe五种中波红外量子点材料制备合成技术,分析了量子点的尺寸形貌、晶格条纹以及红外吸收光谱等特性,然后对国内外中波红外量子点探测器进行了归纳总结,概述了探测器的器件结构、制备方法,并对器件的响应率、探测率以及响应时间等光电性能参数进行了对比分析。最后,对中波红外量子点的发展进行了展望。     

p-GaAs同质结太赫兹探测器的优化与性能

从提高p-GaAs同质结太赫兹探测器量子效率出发,在考虑温度和偏压等参数的影响后,优化了谐振腔增强的p-GaAs同质结太赫兹探测器的材料及结构参数,使探测器的量子效率提高到了17%.并计算了探测器的响应率、探测率和偏压、温度、光谱频率的关系,得到了最佳工作偏压(10~40 m V)、最佳工作温度(8 K)和最大探测率(4.1×1010cm Hz1/2/W).而通过施加一对匹配的反射镜来构造谐振腔的设计,所能获得的极限量子效率为26%,极限探测率和响应率分别为5.7×1010cm Hz1/2/W、25.9 A/W.     

量子点红外探测器研究进展

量子点红外光电探测器(QDIP)凭借自身的优点,未来很有可能与碲镉汞(HgCdTe)红外探测器、量子阱红外光电探测器(QWIP)和非制冷微测辐射热计相竞争。目前,普遍采用自组织方法生长量子点,研究主要集中在:①隧道量子点红外探测器(T-QDIP);②量子阱中量子点(DWELL)红外探测器;③Si基QDIP;④Ge QDIP。本文阐述正在研究的几种QDIP,并对下一代传感器用QDIP进行预测。     

HPT型Ge量子点红外探测器

异质结光敏晶体管(HPT)是一种具有内部电流增益的光电探测器,且与异质结双极晶体管(HBT)的制作工艺完全兼容.利用超高真空化学气相淀积(UHV/CVD)方法在HBT晶体管的基区和集电区间加入多层Ge量子点材料作为光吸收区.TEM和DCXRD测试结果表明,生长的多层Ge量子点材料具有良好的晶体质量.为了提高HPT的发射...     

InGaAs/GaAs量子点红外探测器

与量子阱红外探测器相比,量子点红外探测器具有不制作表面光栅就能在垂直入射红外光照射下工作以及工作温度更高等优势。然而,目前阻碍量子点红外探测器性能提高的技术瓶颈主要来自组装量子点较差的大小均匀性、较低的量子点密度以及垂直入射下子带跃迁吸收效率低等原因。利用分子束外延技术研究了如何从量子点材料生长和器件设计两方面来克服这些困难,并且制作了几种不同结构的InGaAs/GaAs量子点红外探测器。 在77 K时,这些器件在垂直入射条件下观察到了很强的光电流信号。     

Modulation-doped InAs-InGaAs quantum dot longwave infrared photodetector with high quantum efficiency

A modulation-doped InAs-InGaAs quantum dot (QD) longwave infrared photodetector (QDIP) is reported with a detection peak wavelength of 8.2 mum. The QDIP showed a high photoresponsivity of 0.8 A/W and a high quantum efficiency of 3.4% at the bias voltage of 0.4 V. The performance demonstration indicates that the modulation-doped QDIP is suitable for longwave infrared photodetection     

PbS quantum dot based hybrid-organic photodetectors for X-ray sensing

Nanocomposites consisting of conductive polymers and functional nanoparticles have recently been employed in photodetectors and imagers. Here, we present a novel hybrid-organic photodetector (HPD) that was optimized for the detection of X-rays meeting the specific needs of medical imaging. Devices were fabricated using inorganic lead sulfide (PbS) nanocrystal (NC) quantum dots (QDs) and a blend of poly (3-hexylthiophene) (P3HT) and [6,6]-phenyl-C₆₁-butyric acid methyl ester (PCBM). Quantum dots convert X-rays directly into charge-carriers that then migrate through the organic blend to the contacting electrodes. The performance of such devices depends on the thickness and probably on the morphology of the active layer. We discuss the synthesis and characterization of the PbS quantum dots, their incorporation into a HPD, and the performance of the HPD in X-ray sensing. Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy show the PbS-QD distribution in the organic matrix. We find a strong tendency of the QDs to phase-separate from the organic blend.     

A high efficient 820 nm MOS Ge quantum dot photodetector

A Ge quantum dot photodetector has been demonstrated using a metal-oxide-semiconductor (MOS) tunneling structure. The oxide film was grown by liquid phase deposition (LPD) at 50/spl deg/C. The photodetector with five-period Ge quantum dot has responsivity of 130, 0.16, and 0.08 mA/W at wavelengths of 820 nm, 1300 nm, and 1550 nm, respectively. The device with 20-period Ge quantum dot shows responsivity of 600 mA/W at the wavelength of 850 nm. The room temperature dark current density is as low as 0.06 mA/cm/sup 2/. The high performance of the photodetectors at 820 nm makes it feasible to integrate electrooptical devices into Si chips for short-range optical communication.     

Influence of post-synthesis annealing on PbS quantum dot solar cells

Colloidal quantum dots (CQDs) are attractive materials for optoelectronic applications due to their low-cost, facile processing and size-dependent band-gap tunability. Solution-processed organic, inorganic and hybrid ligand-exchange techniques have been widely applied in QDs-based solar cells (QDSCs) to improve the power conversion efficiency (PCE). Till now, however, few have been reported to date the influence of post-synthesis annealing on the electrical characteristics of the PbS QDSCs. To reduce the influence of diffusion length, in this work, we present the thermal annealing treatment effect on the device performance of a typical heterojunction solar cell ITO/ZnO/PbS/Au with a relatively thinner active layer. By changing the annealing temperatures during the post-synthesis processes, we found its PCE increase from 3.26% to 4.52% after annealing at 140 °C, showing a 38.6% enhancement due to a dramatic enhancement of short circuit-current density (J_SC) but a slight decrement of open-circuit voltage (V_OC), and also, the mechanisms underneath for the enhanced performance are discussed in details.     

GaAs/InGaAs量子点探测器件微光读出研究

GaAs/InGaAs量子点光电探测器,在633 nm激光辐射3.5 nW条件下,器件偏压-1.4 V时,测得响应电流8.9×10-9A,电流响应率达到2.54 A/W,量子注入效率超过90%。基于GaAs/InGaAs量子点光电探测器的高量子注入效率、高灵敏度等特点,采用具有稳定的电压偏置,高注入效率和低噪声特点的CTIA(电容互阻跨导放大器)作为列放大器读出结构,输出部分采用相关双采样(CDS)结构去除系统和背景噪声。实验结果表明,在3.5 nW的微光辐射下,器件偏压为-2.5 V时,50μm×50μm像素探测器与读出电路互联后有7.14×107V/W的电压响应率。     

PbS/并五苯场效应晶体管红外光电探测器

合成了尺寸均匀、分散性好,且吸收峰在近红外光谱区的硫化铅(PbS)量子点(QDs),并将其作为红外光吸收源与易于成膜且电学性能优良的有机化合物并五苯(Pentacene)相结合,形成量子点/并五苯复合薄膜作为有源层,采用顶栅底接触型水平场效应晶体管(FET)结构制备了红外光电探测器Au(S,D)/PbS QDs/Pentacene/PMMA/Al(G)。测试了暗态和980 nm波长激光照射下器件的电学参数和探测参数;探究了器件中载流子的传输机制;得到了电学和探测性能优良的PbS量子点/并五苯复合薄膜FET红外光电探测器,在辐照度为0.1 mW/cm2的红外激光照射下,器件的响应度达到49.4 mA/W,对应探测率为1.7×1011 Jones。     

量子点及量子点器件

量子点是纳米科学与技术研究重要的组成部分,量子点器件又是纳米器件的发展方向之一.详细介绍了量子点的分类、量子点的主要制备方式、量子点特性的传统研究和微波类比仿真研究方法,系统论述了量子点器件的分类应用及噪声抑制.