一种基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件的制作方法

本技术属于光电探测，涉及一种基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件。

背景技术：

1、受制于半导体材料、器件结构等因素，目前光电探测系统通常以单色成像为主，如可见光或者短波红外成像系统。然而，可见光/短波红外双波段光电探测在复杂环境下的机器视觉、夜视侦察、细胞组织成像等领域具有迫切需求。短波红外波长在800到2300 nm之间，其特征在于能够穿透烟雾水汽，而可见光波长在400到800 nm之间，主要提供色彩信息，多光谱多色协同成像可显著提升复杂环境下的场景识别能力。其核心意义在于提升复杂环境下的目标信息获取维度，能够有效减少杂波干扰，单波段探测只能响应固定波长范围的光信息，在复杂光学环境中易丢失目标信息，并且无法区分不同波段的光谱特征信息，例如车辆自动驾驶中机器视觉识别需利用短波红外穿透烟雾水汽识别前后目标信息，并且通过可见光探测捕捉色彩细节，从而对雾天行驶环境进行全方面分析并做出行驶决策，而单波段器件难以满足此类复杂环境中的特殊需求。传统半导体探测器虽探测性能优异，但成本高昂、工艺复杂且难以实现单片双波段探测。

2、胶体量子点因其能带结构可调、可溶液加工等特点已成为新兴光电探测材料，在制备低成本光电器件上具备优势。基于胶体量子点制备的光电化学型探测器件响应速度适中，并且由于分立能级其热噪声较低，探测性能可以满足图像传感、红外侦察等市场需求。然而，由于多波段量子点堆叠难题以及电解液界面传质受阻等问题阻碍了胶体量子点双波段探测器件的发展。

技术实现思路

1、（一）实用新型目的

2、本实用新型的目的是：提供一种制备成本低、适宜大规模生产的基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件。

3、（二）技术方案

4、为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，光电化学转化槽体顶部设置光窗，圆柱型电解液槽内填充高浓度电解液，槽体上部设置电解液排液口，槽体下部设置电解液供液口，两电极探测装置包含胶体量子点pn型光电阳极、碳棒阴极、供电电源，胶体量子点pn型光电阳极和碳棒阴极均浸泡于电解液内，二者由供电电源通过导线连接；pn型光电阳极包括从上至下依次分布的fto玻璃衬底、n型可见光吸收量子点层、p型短波红外吸收量子点层以及空穴消耗层，光电阳极通过fto玻璃衬底与电源和碳棒阴极连接。

5、进一步地，所述的高浓度电解液为5摩尔每升的亚硫酸钠溶液。

6、进一步地，所述的槽体顶部光窗内圆直径为10.0毫米。

7、进一步地，所述的胶体量子点pn型光电阳极中n型可见光吸收量子点层的厚度为300~500纳米。

8、进一步地，所述的p型短波红外吸收量子点层的厚度为500~700纳米。

9、进一步地，所述的胶体量子点pn型光电阳极中空穴消耗层为feooh和niooh混合金属羟基氧化物，铁镍金属比例在1~1.5之间。

10、进一步地，胶体量子点pn型光电阳极通过光电阳极支架底座设置在圆柱型电解液槽内，碳棒阴极通过阴极支架底座设置在圆柱型电解液槽内。

11、进一步地，光电阳极支架底座、阴极支架底座与圆柱型电解液槽一体成型。

12、进一步地，胶体量子点pn型光电阳极通过环氧树脂封装。

13、进一步地，胶体量子点pn型光电阳极漏出大于光窗区域的工作面积。

14、（三）有益效果

15、上述技术方案所提供的基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，能够实现对可见光以及短波红外的双波段探测，基于简单的功能层堆叠，该器件无需复杂的掺杂及离子注入工艺，并且高浓度电解液能够缓解界面传质受阻，下进上出的电解液循环口易于更换高浓度电解液。同时，胶体量子点的溶液合成及规模化制备能够降低器件总体成本，具备大规模生产的优势。

1.一种基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，其特征在于，光电化学转化槽体顶部设置光窗，圆柱型电解液槽内填充高浓度电解液，槽体上部设置电解液排液口，槽体下部设置电解液供液口，两电极探测装置包含胶体量子点pn型光电阳极、碳棒阴极、供电电源，胶体量子点pn型光电阳极和碳棒阴极均浸泡于电解液内，二者由供电电源通过导线连接；pn型光电阳极包括从上至下依次分布的fto玻璃衬底、n型可见光吸收量子点层、p型短波红外吸收量子点层以及空穴消耗层，光电阳极通过fto玻璃衬底与电源和碳棒阴极连接。

2.如权利要求1所述的基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，其特征在于，所述的高浓度电解液为5摩尔每升的亚硫酸钠溶液。

3.如权利要求2所述的基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，其特征在于，所述的槽体顶部光窗内圆直径为10.0毫米。

4.如权利要求3所述的基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，其特征在于，所述的胶体量子点pn型光电阳极中n型可见光吸收量子点层的厚度为300~500纳米。

5.如权利要求4所述的基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，其特征在于，所述的p型短波红外吸收量子点层的厚度为500~700纳米。

6.如权利要求5所述的基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，其特征在于，所述的胶体量子点pn型光电阳极中空穴消耗层为feooh和niooh混合金属羟基氧化物，铁镍金属比例在1~1.5之间。

7.如权利要求6所述的基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，其特征在于，胶体量子点pn型光电阳极通过光电阳极支架底座设置在圆柱型电解液槽内，碳棒阴极通过阴极支架底座设置在圆柱型电解液槽内。

8.如权利要求7所述的基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，其特征在于，光电阳极支架底座、阴极支架底座与圆柱型电解液槽一体成型。

9.如权利要求8所述的基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，其特征在于，胶体量子点pn型光电阳极通过环氧树脂封装。

10.如权利要求9所述的基于光电化学转化的胶体量子点双波段探测器件，其特征在于，胶体量子点pn型光电阳极漏出大于光窗区域的工作面积。