[發明專利]一種基于硫化鋅量子點的日盲紫外探測器及其制備方法

在審

• 申請號: 201810277619.5
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108538953A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 張建兵;夏勇;連霖源;張秀文;劉歡;張道禮
• 申請（專利權）人: 深圳華中科技大學研究院;華中科技大學
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/0296;H01L31/0352;H01L31/18;C09K11/56
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發明屬于日盲紫外探測技術領域，更具體地，涉及一種基于硫化鋅量子點的日盲紫外探測器及其制備方法。其包括對金屬電極，所述對金屬電極之間的距離為2～300μm，所述對金屬電極之間為硫化鋅量子點薄膜；所述硫化鋅量子點薄膜厚度為50～200nm，所述硫化鋅量子點薄膜采用的硫化鋅量子點為激子吸收峰小于280nm的膠體量子點；所述硫化鋅量子點為長鏈羧酸包覆的硫化鋅量子點所述硫化鋅量子薄膜為經過配體交換的電學耦合的薄膜，量子點薄膜與金屬電極形成良好的電學連接。

技術領域

本發明屬于日盲紫外探測技術領域，更具體地，涉及一種基于硫化鋅量子點的日盲紫外探測器及其制備方法。

背景技術

由于不受太陽光的干擾，日盲紫外探測器具有較高的靈敏度并用于各種不同的環境，在軍事和民用領域均具有重要的應用價值。日盲紫外探測器可探測導彈尾焰發射的紫外線，用于目標探測及導彈跟蹤。在民用領域，日盲紫外探測器可探測火焰用于安防；探測臭氧層用于環境監測；探測電暈用于輸電線的監測等。

當前，大部分日盲探測器使用的是寬帶隙半導體薄膜材料，如Ga₂O₃、AlGaN、MgZnO等。然而，這些薄膜材料的制備均使用到昂貴的MOCVD、MBE、PLD等工藝，導致器件成本較高、性能調控受限。而且這些方法制備的薄膜依賴于堅硬平整的襯底，器件應用不夠靈活，無法兼容柔性襯底。隨著社會進步，紫外線在生活中的應用逐步滲透，當前紫外消毒殺菌已呈蓬勃發展之勢。紫外線的殺菌能力隨波長的減小而增加，因此日盲紫外的應用有著良好的應用前景。然而，波長越短對人體造成的傷害嚴重，對紫外光探測以防止其泄露成為應用中的關鍵問題。另外，生活中的應用要求體積小巧、成本低、方便靈活、便于與其他系統集成等。因此，當前廣泛采用的寬帶隙薄膜材料及其日盲紫外探測器不能滿足日常應用中新的需求，亟待開發新型的材料和器件。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種基于硫化鋅量子點的日盲探測器及其制備方法，其通過量子尺寸效應，將硫化鋅的帶隙調控到日盲紫外范圍，并通過簡單的溶液工藝完成光電導型探測器的構建，由此解決現有技術日盲紫外探測器制備復雜、成本高、無法兼容柔性襯底、體積大不便于集成等技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于硫化鋅量子點的日盲紫外探測器，其包括對金屬電極，所述對金屬電極之間的距離為2～300μm，所述對金屬電極之間為硫化鋅量子點薄膜；所述硫化鋅量子點薄膜厚度為50～200nm，所述硫化鋅量子點薄膜采用的硫化鋅量子點為激子吸收峰小于280nm的膠體量子點；所述硫化鋅量子點為長鏈羧酸包覆的硫化鋅量子點；所述長鏈羧酸為包含十二個碳以上的羧酸。

優選地，所述長鏈羧酸為油酸、十二酸、十四酸、十六酸和硬脂酸中的至少一種。

優選地，所述長鏈羧酸為油酸。

優選地，所述硫化鋅量子點的激子吸收峰范圍為250～280nm。

優選地，所述硫化鋅量子點的尺寸范圍為2～3nm。

優選地，所述硫化鋅量子點的制備方法包括如下步驟：

(1)將鋅源、長鏈羧酸與十八烯混合得到混合物，在惰性氣氛下加熱至150～240℃并維持一定時間直至得到澄清透明的鋅前驅物；其中鋅源中鋅元素在混合物中的濃度為0.005～0.3mol/L，所述長鏈羧酸與鋅源中鋅元素的摩爾比大于2:1；所述鋅源為含鋅金屬鹽，所述含鋅金屬鹽為無水醋酸鋅、二水醋酸鋅、高氯酸鋅、硬脂酸鋅和二水檸檬酸鋅的一種或多種；所述長鏈羧酸為包含十二個碳以上的羧酸；

(2)將步驟(1)所述鋅前驅物降至室溫，加入硫代乙酰胺和溶劑，得到混合物，所述溶劑用于溶解硫代乙酰胺，其中硫代乙酰胺與鋅源中鋅元素的摩爾比小于1:1；所述溶劑為油胺；油胺的濃度為0.01～0.1moL/mL；