一种AgBiS2量子点超晶格的制备方法及其光电探测器

技术特征：
1.一种环境友好型agbis2量子点超晶格的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)将硫源、有机配体和高沸点的十八烯溶剂相混合，通入惰性气体，搅拌，获得澄清透明的阴离子前驱液，有机配体辅助溶解硫源，降低获得澄清透明的阴离子前驱液所需的温度和搅拌时间，实现制备过程的能耗降低；2)将银源、铋源、有机配体和十八烯溶剂相混合，在设定的温度和真空度下反应，然后通入惰性气体反应，待溶液澄清透明时，得到阳离子前驱液；3)将设定量的阴离子前驱液加入高沸点的阳离子前驱液，通过调控反应时间、反应温度以及阴离子和阳离子前驱液的浓度，获得不同粒径的初始agbis2量子点；4)将交换配体或交换元素盐添加到初始agbis2量子点中，在高温下搅拌，进行配体或离子交换反应，获得功能性agbis2量子点，交换配体为多齿配体，具有多个与量子点的配位基团，能够螯合在agbis2量子点的表面，增加agbis2量子点的环境稳定性，同时钝化agbis2量子点在合成过程中产生的缺陷；交换元素为小半径的元素，通过元素交换增大功能agbis2量子点尺寸，减小其带隙，扩宽其光谱范围；5)将壳前驱液添加到功能性agbis2量子点中，加热搅拌，在功能性agbis2量子点的外表面生长一层壳，获得核壳结构的agbis2量子点，赋予agbis2量子点“靶向”功能，通过选择不同的壳前驱液，获得相应类型的i型、ii型或反i型核壳结构的agbis2量子点；在功能性agbis2量子点外表面生长壳层主要是增加agbis2量子点在极端环境下的稳定性；6)将核壳结构的agbis2量子点添加诱导剂或诱导环境，诱导agbis2量子点自组装成超晶格；agbis2量子点超晶格具有集体特性，能够提升光电探测器灵敏度、光谱带宽以及信噪比这些关键性能的指标参数；7)将设定量的反溶剂加至具有agbis2量子点超晶格的原溶液中进行离心，随后将获得的沉淀内加入溶剂再分散，重复离心步骤多次，去除agbis2量子点在合成过程中产生的反应废料，最后获得干净的agbis2量子点超晶格产品。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，硫源为六甲基二硅硫烷、硫醇、硫脲和单质硫中的一种；有机配体为辛胺、油胺和三辛基膦中的一种或多种；惰性气体为氮气或氩气；温度为室温～200℃；搅拌的时间为30～180分钟。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，银源为醋酸银、碳酸银、硝酸银和卤化银中的一种；铋源为醋酸铋、碳酸铋、硝酸铋和卤化铋中的一种；有机配体为油酸、辛酸、三辛基氧膦中的一种；银源、铋源、有机配体和十八烯混合的反应的温度为80～200℃，反应时间为1～3小时；通入惰性气体后的反应的时间2～5小时。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，反应时间、反应温度以及阴离子和阳离子前驱液的浓度与agbis2量子点的粒径的关系为：温度越高且时间越久，agbis2量子点的粒径越大，而阴离子和阳离子前驱液的浓度越大，agbis2量子点的粒径越小；阴离子前驱液的浓度为0.002～0.5g/ml；阳离子前驱液的浓度0.005～0.8g/ml。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，交换配体为多齿型的氨基配体、羧基配体、硫基配体、磺基配体、磷基配体中的一种或多种；交换元素盐为过渡金属盐、碱金属盐、稀土金属盐和同价金属盐中的一种或多种；温度为60～200℃，而搅拌的时间为0.2～24小时。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤5)中，壳前驱液为ii-vi族、iii-v族、i-iii-vi族和钙钛矿量子点中的一种或多种；搅拌的温度为室温～200℃，搅拌的时间为1～48小时，壳层的厚度为3～15纳米，核壳量子点的尺寸为10～50纳米；如果壳层的半导体材料的带隙比agbis2量子点大，获得i型核壳结构的量子点；如果壳层的半导体材料的带隙比agbis2量子点小，获得反i型核壳结构的量子点；如果壳层半导体材料的价带边或导带边位于agbis2量子点的带隙之间，获得ii型核壳结构的量子点。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤6)中，诱导剂为有机聚合物、有机小分子、无机盐、金属纳米颗粒和微纳米结构中的一种；诱导环境为高压、光照、电场、磁场、高浓度和高温中的一种。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤7)中，溶剂为甲苯、正己烷和正辛烷中的一种非极性溶剂，反溶剂为乙醇、甲醇和丙酮中的一种，agbis2量子点产品的浓度为5～50mg/ml，量子点的粒径尺寸为3～50nm，吸收峰在600～1600nm。9.一种基于如权利要求1所述的制备方法得到的环境友好型agbis2量子点超晶格的光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括：透明导电基底、底部电荷传输层、agbis2量子点超晶格薄膜、顶部电荷传输层、界面修饰层和电极；其中，在透明导电基底上形成底部电荷传输层；agbis2量子点超晶格通过成膜工艺在底部电荷传输层形成agbis2量子点超晶格薄膜；在agbis2量子点超晶格薄膜上形成顶部电荷传输层；在顶部电荷传输层上制备电极，在agbis2量子点超晶格薄膜的上界面或下界面添加界面修饰层，提升器件的性能。

技术总结
本发明公开了一种AgBiS2量子点超晶格的制备方法及其光电探测器。本发明通过调节反应条件获得高质量的AgBiS2量子点，随后通过后处理的工艺方法，赋予AgBiS2量子点“靶向”功能，随后通过自组装策略，将单个AgBiS2量子点自组装成超晶格；能将纳米级的性能转移到更大的尺寸，同时具有优于单个量子点的集体性质；随后将量子点超晶格作为光电探测器的功能层，通过添加界面修饰层，钝化器件的界面缺陷，优化器件的能级结构，最终获得高灵敏度、高信噪比、绿色环保的AgBiS2量子点光电探测器；AgBiS2量子点超晶格光电探测器没有重金属元素，整个器件采用溶液加工的方法，制作成本低，同时具有的高的稳定性以及优异的器件性能，因此具有很好的市场应用前景。的市场应用前景。的市场应用前景。


技术研发人员：朱瑞 纪永强 赵丽宸 龚旗煌
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：2022.04.02
技术公布日：2022/7/21