混合SnS2-PbS量子点的制备及其光电特性研究

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近年来,2D层状材料因其高迁移率在光电探测器的应用上而备受瞩目,但这类材料由于其固定的禁带宽度使其吸光范围受到限制。而量子点虽然迁移率低,但有高灵敏度、带隙可调的优势。将2D层状材料与量子点相结合,将有望制备出高性能、吸光范围可调的光电探测器。本论文中,首先制备了SnS2和PbS量子点,并对其光探性能进行了研究,然后对混合SnS2-PbS量子点光探进行了测试。具体内容如下:(1)采用热蒸发法制备SnS2纳米薄膜,并对其退火工艺进行了优化,在硫气氛下,300℃退火3小时能有效改善SnS2的质量,光探响应度R为47 uA/W,归一化比探测率*为4.6×106 Jones;(2)采用一种新方法制备了SnS2纳米片,首先热蒸发金属Sn,然后封管硫化,该方法可以大量制备取向各异、大小均匀的SnS2纳米片。其光电探测器的响应速度很快,上升和下降时间在1 ms以内,响应度R为0.33 A/W,归一化比探测率D*为5.8×109 Jones,噪声超低,大约为6×10-16 A/Hz,是目前报道的文献中最小的;(3)采用热注入法,通过调控注入温度合成了不同大小的PbS量子点,还研究了不同浓度TBAI钝化PbS量子点对光电导性能的影响,10 mg/mL的TBAI处理的PbS量子点所制备的光探,其响应度R为121.6 uA/W,归一化比探测率D*为6.0×107Jones;(4)对混合SnS2-PbS量子点光电探测器进行测试,成功拓宽了SnS2的吸收光谱,对930 nm的近红外光有光响应,响应度为64.7 mA/W,归一化比探测率*为2.6×108 Jones。
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