40 / 2021-10-27 20:10:09

混合卤素钝化改进PbS量子点红外光电性能的研究

PbS CQDs,红外探测器,配体交换,光电性能

摘要：卤素原子钝化在PbS CQDs光电应用中展现出优异的性能，卤素离子与铅离子结合力更强，能有效替换量子点表面油酸配体形成卤化物配体层，增强量子点的抗氧化性，提高光电器件的稳定性。氯原子虽然具有最小的原子半径，基于软硬酸原则难以独立在PbS表面形成配体钝化层，因此鲜有研究。本文以卤素铅盐及其混合物为前驱体制备PbS CQDs，随后采用PbI₂进行相转移配体交换制备PbS CQDs墨水及光电导器件，结合表征证明前驱体中卤素仍存在于墨水中PbS CQDs表面，将氯溴离子引入量子点表面，形成混合卤素钝化层。通过对比性能发现，70%的PbBr₂为铅源的器件性能最优，响应度为24.6 mA/W，比探测率为11.8 ×10¹²Jones。结合XPS表征深入研究混合卤素钝化对光探测性能的作用机制，结果表明氯溴离子的混合钝化进一步减少相邻CQDs之间的平均距离，增强载流子传输效率，提高光电效率。结合能带结构分析，混合卤素表面钝化层平衡了相邻两量子点间隧穿势垒的高度和宽度，提高了光探测器的电流和性能。本文提供了一种氯溴离子掺杂钝化方法，该方法平衡了PbS CQDs薄膜的载流子传输特性和光电性能，提高了光电导探测器的性能。

关键词：PbS CQDs；红外探测器；配体交换；光电性能