一种金纳米棒-硫化铅量子点光探测器及其制备方法
阅读说明：本技术 一种金纳米棒-硫化铅量子点光探测器及其制备方法 (Gold nanorod-lead sulfide quantum dot light detector and preparation method thereof ) 是由 赵新宏 李亮亮 段永胜 李凯 方永初 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种金纳米棒-硫化铅量子点光探测器及其制备方法,包括以下步骤：硫化铅量子点PbS QDs溶液的制备、金纳米棒Au NRs溶液的制备和金纳米棒-硫化铅量子点光探测器的制备,本发明在背栅基底上分层旋涂的方法制备硫化铅量子点PbS QDs-金纳米棒Au NRs-硫化铅量子点PbS QDs三明治层状结构的金纳米棒-硫化铅量子点光探测器。采用这种方法制备的光探测器的量子效率、响应度、探测度相较于单纯硫化铅光探测器均有大幅度的提高,表现出良好的光电性能,可实现从可见光到近红外光的宽光谱探测。本发明的方法具有方法简易,成本低,快速,可大面积生产,实用性强等特点。(The invention provides a gold nanorod-lead sulfide quantum dot photodetector and a preparation method thereof, wherein the preparation method comprises the following steps: the invention discloses a preparation method of a lead sulfide quantum dot PbS QDs solution, a preparation method of a gold nanorod Au NRs solution and a preparation method of a gold nanorod-lead sulfide quantum dot light detector. The photodetector prepared by the method has greatly improved quantum efficiency, responsivity and detectivity compared with a pure lead sulfide photodetector, shows good photoelectric property, and can realize wide spectrum detection from visible light to near infrared light. The method has the characteristics of simplicity, low cost, rapidness, large-area production, strong practicability and the like.)
技术领域
本发明属于纳米半导体器件技术领域，具体涉及一种金纳米棒-硫化铅量子点光探测器及 其制备方法。
背景技术
胶体硫化铅量子点具有尺寸可调谐带隙，多激子效应，荧光量子产率高等突出特点，已 被视为最有前景的光电材料之一。溶液制备也是硫化铅量子点的另一优点，其合成方法已经 比较成熟，可分为铅前驱液的制备和硫源的注入。
金纳米棒化学性质较稳定，在可见光区域全吸收，光照下会在表面形成等离激元，具有 表面增强拉曼散射，生物相容性等。
胶体硫化铅量子点已被广泛应用于光探测器，太阳能电池，发光二极管等微纳光电子器 件中。传统的光电探测器采用硅，磷化镓，砷镓铟等单一半导体作为光探测器响应的材料， 制作光电探测器不仅有高昂的生产成本，制备条件也比较苛刻。光探测器的光敏层采用简单 的P-N结构，对光的吸收效率较低，且光谱响应范围只限于0.4-0.76um，对于波长小于0.4um 的紫外光和波长大于0.76um的红外光一般不能响应。基于PbS量子点的光电探测器具有从可 见光到近红外的广谱探测能力。然而，对于仅由PbS量子点构成的光电探测器，其相对较小 的光吸收截面和较低的载流子迁移率限制了其大规模应用。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种金纳米棒-硫化铅量子点光探测器及其制备方法，该 光探测器采用特殊的三明治结构，通过在器件光敏层中掺入金纳米结构，利用金属纳米颗粒 局域表面等离激元共振引起的局域电磁场增强来提高半导体光吸收效率，以及通过旋涂两层 胶体硫化铅量子点，实现了对近红外光的探测。三明治层状结构的金纳米棒@硫化铅量子点 (Au [email protected] QDs)光探测器在量子效率、响应度、探测度相较于单纯硫化铅光探测器均 有大幅度的提高，表现出良好的光电性能。在光探测方面要比传统的光探测器更加灵敏，探 测范围也更广。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金纳米棒-硫化铅量子点光探测器的制 备方法，包括以下步骤：
硫化铅量子点PbS QDs溶液的制备；
金纳米棒Au NRs溶液的制备：制备金种子液和生长液，将金种子液加入到生长液中， 制成金纳米棒Au NRs溶液；
金纳米棒-硫化铅量子点光探测器的制备：将所述硫化铅量子点PbS QDs溶液旋涂于背栅 基底上，接着对量子点进行表面配体交换，在第一遍量子点旋涂和配体交换后，在背栅基底 上旋涂金纳米棒Au NRs溶液，然后放入真空干燥箱中静置，得到金纳米棒Au NRs涂层；接 着以相同的方法在金纳米棒Au NRs涂层上进行第二遍的量子点旋涂和配体交换，完成后放 入真空干燥箱中静置，在背栅基底上形成硫化铅量子点PbS QDs-金纳米棒AuNRs-硫化铅量 子点PbS QDs三明治层状结构的金纳米棒-硫化铅量子点光探测器。
上述方案中，所述硫化铅量子点PbS QDs溶液的制备具体包括以下步骤：
制备硫化镉量子点CdS QDs溶液；
将氯化铅PbCl2粉末、油胺和油酸混合于容器中，通入高纯氩气，排尽空气后，加热， 待溶液变澄清后，降温，快速注入所述硫化镉量子点CdS QDs溶液，溶液变为黑色，持续降 温，加入正己烷；继续降温，加入乙醇，离心，去除上清液后加入正己烷，离心，取上部黑色液体，加入乙醇，离心，移除上清液，得到黑色的硫化铅，将其烘干，称量，加入正己烷， 配置成50mg.mL-1的硫化铅量子点PbS QDs溶液。
上述方案中，所述硫化镉量子点CdS QDs溶液的制备具体为：
在容器中加入红棕色氧化镉粉末CdO、油酸OA和十八烯ODE，放入旋转磁子，通入高纯氩气，排尽空气后，加热至260℃，溶液变澄清后移除热源，冷却；取硫化铵溶液加入到 油胺中，混合搅拌均匀；当所述容器内温度降至30℃时，将已制备好的硫化铵溶液快速注 入烧瓶中，混合均匀后停止搅拌，保温；加入过量乙醇终止反应，离心，移除上清液后，烘 干剩下的呈柠檬黄色的硫化镉沉淀，称量，加入正己烷，配制成100mg.mL-1的硫化镉量子点 CdSQDs溶液备用。
上述方案中，所述金种子液的制备具体为：
将四水合氯金酸HAuCl4·4H2O溶液加入到十六烷基三甲基溴化氨CTAB溶液中得到混合 液，将新制备的冰冷的硼氢化钠溶液加入所述混合液中，制得金种子液。
上述方案中，所述生长液的制备具体为：
将硝酸银溶液加入到十六烷基三甲基溴化氨CTAB溶液中，搅拌后加入HAuCl4·4H2O溶 液，混合均匀，加入盐酸溶液，搅拌后加入抗坏血酸溶液，搅拌后溶液变为无色，得到生长 液。
上述方案中，所述金纳米棒Au NRs溶液的制备具体为：
将金种子液加入到生长液中，搅拌后静置，将静置后的溶液离心5分钟，转速为7500转 每分钟，去除上清液，加入适量蒸馏水，第二次离心3分钟，转速为6000转每分钟；将去除 上清液后的沉淀物重新分散在蒸馏水中得到金纳米棒Au NRs溶液。
上述方案中，所述表面配体交换具体为：
所述硫化铅量子点PbS QDs溶液旋涂于背栅基底上形成一层长链配体包覆的薄膜，再将 CTAB甲醇溶液旋涂于基底上，此短链配体的溶液覆盖在所述薄膜上晾置，直至膜层呈现出 油状有机物，然后将甲醇溶液以相同转速旋涂于基底之上，以清洗掉多余的CTAB，完成配 体交换。
上述方案中，所述第一遍量子点旋涂和第二遍量子点旋涂的旋涂转速为每分钟不低于 2500转，旋涂时间不少于15秒；第一遍量子点旋涂和第二遍量子点旋涂后需将器件放入真 空干燥箱中静置不少于30分钟。
上述方案中，所述表面配体交换的转速为每分钟不低于2500转，旋涂时间10-15s，且晾 置不少于30s。
一种金纳米棒-硫化铅量子点光探测器，所述金纳米棒-硫化铅量子点光探测器是利用所 述金纳米棒-硫化铅量子点光探测器制备方法制备得到的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述金纳米棒-硫化铅量子点光探测器中 具有三明治层状结构的金纳米棒-硫化铅量子点光探测器在量子效率、响应度、探测度相较于 单纯硫化铅光探测器均有大幅度的提高。使用本发明的制备方法能够简单、快速、稳定的制 备出金纳米棒-硫化铅量子点三明治结构光探测器，制备的条件温和，工艺参数可控，可重复 性高。降低了光探测器制备的成本，同时实现了在近红外波段探测性能的提升，实现从可见 光到近红外光的宽光谱探测，对光信号更加敏感，可探测范围也更加广。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和 容易理解，其中：
图1为本发明一实施方式的金纳米棒-硫化铅量子点光探测器三明治层状结构示意图；
图2为本发明一实施方式的硫化铅量子点(黑色)和金纳米棒(灰色)的X射线衍射谱；
图3本发明一实施方式的量子点和金纳米棒的电镜图，图3(a)为PbS QDs的透射电镜 图，图3(b)为PbS QDs的高分辨透射电镜图，图3(c)PbS QDs的快速傅里叶变换图，图 3(d)Au NRs的透射电镜图；
图4为本发明一实施方式的器件的横截面SEM图，图4(a)为PbS QDs的场效应晶体管， 图4(b)为Au [email protected] QDs场效应晶体管；
图5为本发明一实施方式的PbS QDs光探测器和Au [email protected] QDs光探测器的输出特性 及转移特性曲线，图5(a)和图5(b)分别为PbS QDs光探测器的在不同光功率照射下的输 出特性及转移特性曲线，图5(c)和图5(d)分别为Au [email protected] QDs光探测器的在不同 光功率照射下的输出特性及转移特性曲线；
图6为本发明一实施方式的PbS QDs光探测器及Au [email protected] QDs光探测器的响应度， 其中(a)为PbS QDs光探测器及Au [email protected] QDs光探测器的响应度光谱，图6(b)为响应度增强比；
图7为本发明一实施方式的光探测器探测率，图7(a)为光探测器在不同光功率密度的 808nm激发下的探测率，VG＝VSD＝-4V，图7(b)为PbS QDs光探测器及Au [email protected] QDs光探测器的探测率光谱；
图8为本发明一实施方式的光探测器外量子效率，图8(a)为光探测器在不同光功率的 808nm激光激发下的外量子效率，VG＝VSD＝-4V，图8(b)为PbS QDs光探测器及[email protected] QDs光探测器的外量子效率光谱，图8(c)为Au [email protected] QDs光探测器的外量 子效率增强比；
图中，1.Au源极；2.Au漏极；3.二氧化硅栅绝缘层；4.n型重掺杂的硅片；5.金纳米棒- 硫化铅量子点三明治结构。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或 类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的 实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明所述金纳米棒-硫化铅量子点光探测器的制备方法，包括以下步骤：
硫化铅量子点PbS QDs溶液的制备；
金纳米棒Au NRs溶液的制备：制备金种子液和生长液，将金种子液加入到生长液中， 制成金纳米棒Au NRs溶液；
金纳米棒-硫化铅量子点光探测器的制备：将所述硫化铅量子点PbS QDs溶液旋涂于背栅 基底上，接着对量子点进行表面配体交换，在第一遍量子点旋涂和配体交换后，在背栅基底 上旋涂金纳米棒Au NRs溶液，然后放入真空干燥箱中静置，得到金纳米棒Au NRs涂层；接 着以相同的方法在金纳米棒Au NRs涂层上进行第二遍的量子点旋涂和配体交换，完成后放 入真空干燥箱中静置，在背栅基底上形成硫化铅量子点PbS QDs-金纳米棒AuNRs-硫化铅量 子点PbS QDs三明治层状结构的金纳米棒-硫化铅量子点光探测器。
所述硫化铅量子点PbS QDs溶液的制备具体包括以下步骤：
制备硫化镉量子点CdS QDs溶液；
将氯化铅PbCl2粉末、油胺和油酸混合于容器中，通入高纯氩气，排尽空气后，加热， 待溶液变澄清后，降温，快速注入所述硫化镉量子点CdS QDs溶液，溶液变为黑色，持续降 温，加入正己烷；继续降温，加入乙醇，离心，去除上清液后加入正己烷，离心，取上部黑色液体，加入乙醇，离心，移除上清液，得到黑色的硫化铅，将其烘干，称量，加入正己烷， 配置成50mg.mL-1的硫化铅量子点PbS QDs溶液。
所述硫化镉量子点CdS QDs溶液的制备具体为：
在容器中加入红棕色氧化镉粉末CdO、油酸OA和十八烯ODE，放入旋转磁子，通入高纯氩气，排尽空气后，加热至260℃，溶液变澄清后移除热源，冷却；取硫化铵溶液加入到 油胺中，混合搅拌均匀；当所述容器内温度降至30℃时，将已制备好的硫化铵溶液快速注 入烧瓶中，混合均匀后停止搅拌，保温；加入过量乙醇终止反应，离心，移除上清液后，烘 干剩下的呈柠檬黄色的硫化镉沉淀，称量，加入正己烷，配制成100mg·mL-1的硫化镉量子点 CdSQDs溶液备用。
所述金种子液的制备具体为：
将四水合氯金酸HAuCl4·4H2O溶液加入到十六烷基三甲基溴化氨CTAB溶液中得到混合 液，将新制备的冰冷的硼氢化钠溶液加入所述混合液中，制得金种子液。
所述生长液的制备具体为：
将硝酸银溶液加入到十六烷基三甲基溴化氨CTAB溶液中，搅拌后加入HAuCl4·4H2O溶 液，混合均匀，加入盐酸溶液，搅拌后加入抗坏血酸溶液，搅拌后溶液变为无色，得到生长 液。
所述金纳米棒Au NRs溶液的制备具体为：
将金种子液加入到生长液中，搅拌后静置，将静置后的溶液离心5分钟，转速为7500转 每分钟，去除上清液，加入适量蒸馏水，第二次离心3分钟，转速为6000转每分钟；将去除 上清液后的沉淀物重新分散在蒸馏水中得到金纳米棒Au NRs溶液。
所述表面配体交换具体为：
所述硫化铅量子点PbS QDs溶液旋涂于背栅基底上形成一层长链配体包覆的薄膜，再将 CTAB甲醇溶液旋涂于基底上，此短链配体的溶液覆盖在所述薄膜上晾置，直至膜层呈现出 油状有机物，然后将甲醇溶液以相同转速旋涂于基底之上，以清洗掉多余的CTAB，完成配 体交换。
所述第一遍量子点旋涂和第二遍量子点旋涂的旋涂转速为每分钟不低于2500转，旋涂时 间不少于15秒；第一遍量子点旋涂和第二遍量子点旋涂后需将器件放入真空干燥箱中静置不 少于30分钟。
所述表面配体交换的转速为每分钟不低于2500转，旋涂时间10-15s，且晾置不少于30s。
如图1所示为本发明所述金纳米棒-硫化铅量子点光探测器的一种实施方式，所述金纳米 棒-硫化铅量子点光探测器是利用所述金纳米棒-硫化铅量子点光探测器制备方法制备得到的。 所述金纳米棒-硫化铅量子点光探测器包括Au源极1、Au漏极2、二氧化硅栅绝缘层3、n型 重掺杂的硅片4和金纳米棒-硫化铅量子点三明治结构5；所述二氧化硅栅绝缘层3位于n型 重掺杂的硅片4上，Au源极1和Au漏极2位于二氧化硅栅绝缘层3上制成背栅基底，金纳 米棒-硫化铅量子点三明治结构5旋涂于背栅基底上，且位于Au源极1和Au漏极2之间； 所述金纳米棒-硫化铅量子点三明治结构5为两层硫化铅量子点PbS QDs中间夹有一层金纳米 棒Au NRs的结构。
本发明采用低成本的液相旋涂技术和配体交换技术制备金纳米棒-硫化铅量子点三明治 层状结构光探测器的制备方法。通过阳离子置换，热注入法制备分散性较好的硫化铅量子点 PbS QDs，采用种子法制备尺寸均一的金纳米棒Au NRs。采用在背栅基底上分层旋涂的方法 制备三明治层状结构场效应光晶体管型的光探测器。采用这种方法制备的光探测器的量子效 率、响应度、探测度相较于单纯硫化铅光探测器均有大幅度的提高，表现出良好的光电性能， 可实现从可见光到近红外光的宽光谱探测。本发明的方法具有方法简易，成本低，快速，可 大面积生产，实用性强等特点。
具体实施例：
一种金纳米棒-硫化铅量子点光探测器的制备方法，包括以下步骤：
配置50mg·mL-1的硫化铅量子点PbS QDs溶液的制备，具体为：
制备硫化镉量子点CdS QDs溶液：在三颈烧瓶中加入0.28g红棕色氧化镉粉末CdO，1.5 mL油酸OA，18mL十八烯ODE，放入旋转磁子，通入高纯氩气，排尽空气后，加热至260℃，持续20分钟，溶液变澄清后移除热源，自然冷却。移液枪取360ul硫化铵溶液加入到10mL 油胺中，混合搅拌均匀。当烧瓶内温度降至30℃时，将已制备好的硫化铵溶液快速注入烧 瓶中，混合均匀后停止搅拌，保温1小时。加入过量乙醇终止反应，离心，移除上清液后， 烘干剩下的呈柠檬黄色的硫化镉沉淀，称量，加入10ml正己烷，配制成100mg·mL-1的硫化 镉量子点CdS QDs溶液备用。
将0.834g氯化铅PbCl2粉末，10mL油胺，2mL油酸混合于干净的三颈烧瓶中，通入高纯氩气，排尽空气后，加热至150℃，持续30分钟，溶液变澄清后，自然降温至120℃， 快速注入3mL硫化镉量子点CdS QDs溶液，溶液变为黑色，其中铅和硫的摩尔比约为3/2。 持续降温至75℃时，加入10mL正己烷；降温至40℃时，加入不少于10ml足量的乙醇， 离心，去除上清液；加入正己烷，离心，取上部黑色液体于新离心管中；加入10ml乙醇，离 心，移除上清液，将黑色的硫化铅烘干，称量，加入10ml的正己烷，配置成50mg·mL-1的 PbS QDs溶液。
金纳米棒Au NRs溶液的制备，具体为：
合成金种子液：将10mL，0.5mM的四水合氯金酸HAuCl4·4H2O溶液加入到10mL，0.2M的十六烷基三甲基溴化氨CTAB溶液中，轻微搅拌，混合均匀。将新制备的1.2mL，0.01M 冰冷的硼氢化钠溶液加入其中，溶液变为浅棕色，搅拌30秒后，在常温环境中静置30分钟。 合成金种子液。
合成生长液：将12L，0.1M的硝酸银溶液加入到6mL，0.2M的CTAB溶液中，轻微搅 拌后加入1.2mL，5mM的HAuCl4·4H2O溶液，混合均匀。然后加入12L，2.0M的盐酸溶 液，轻微搅拌，加入66L，0.1M的抗坏血酸溶液，搅拌后溶液变为无色，合成生长液。
金纳米棒Au NRs的生长：将15L的种子液加入到生长液中，轻微搅拌10秒，在常温中 静置10小时。将Au纳米棒溶液离心5分钟，转速7500转每分钟，去除上清液，加入适量 蒸馏水，第二次离心3分钟，转速为6000转每分钟。去除上清液后，重新分散在3mL蒸馏 水中备用，得到金纳米棒Au NRs溶液。
实验结果如图2所示，图中黑色曲线为硫化铅量子点，灰色曲线为金纳米棒。黑色曲线 的峰位与JCPDS:NO.650346的体相立方结构的硫化铅的峰位一致，(111)、(200)及(220) 面的峰位比较突出，其衍射角分别为25.645°、29.772°和42.617°，依照德拜谢乐公式：
金纳米棒-硫化铅量子点光探测器器件的制备：将制备好的硫化铅量子点PbS QDs溶液以 每分钟2500转的转速旋涂于背栅基底上，旋涂时间为15秒。接着对硫化铅量子点PbS QDs 进行表面配体交换，配置10mg.ml-1的CTAB甲醇溶液，旋涂两滴于基底上，旋涂10秒，晾 置30秒，将甲醇旋涂3滴于基底之上，以清洗掉多余的CTAB。硫化铅量子点PbS QDs的旋 涂和配体交换的过程一共进行两次。Au [email protected] QDs光探测器的制备过程为，在第一遍量 子点旋涂和配体交换后，旋涂一滴金纳米棒溶液，此时将器件放入真空干燥箱中静置30分钟， 接着进行第二遍的量子点旋涂和配体交换，器件旋涂完成后，放入真空干燥箱中静置30分钟， 使得残留的溶剂挥发，提高器件性能。
如图3(a)为PbS QDs透射电子显微镜图，由图可知采用阳离子置换法制备的硫化铅量 子点PbS QDs单分散性好，尺寸均匀，约为3.4nm，与XRD数据计算结果一致。如图3(b)，(c)所示，通过PbS QDs的高分辨透射电镜图和相对应的快速傅里叶变换图可知其具有较好的结晶度。图3(d)为Au NRs的透射电子显微镜图，金纳米棒Au NRs的平均长度为51.3nm，平均直径为19.5nm，长径比约为2.63，可以看出本发明制备出了结构稳定、均匀的金纳米棒Au NRs。
如图4已旋涂好样品的场效应晶体管横截面扫描电镜图，层层堆叠的结构十分明显，由 下至上，分别为n型重掺杂的硅片(4)、二氧化硅栅绝缘层(3)和光敏层金纳米棒-硫化铅 量子点三明治结构(5)。图4(a)为PbS QDs的场效应晶体管，光敏层厚度约为275nm，图4(b)为Au [email protected] QDs场效应晶体管光敏层厚度约为281nm，可以看出，Au [email protected] QDs场效应晶体管的光吸收效率较高。
如图5所示，(a)，(b)分别为PbS QDs光探测器的在不同光功率照射下的输出特性及 转移特性曲线，图5(a)中与竖坐标相交曲线从下往上依次为 dark,5mW/cm2,137.5mW/cm2,455mW/cm2,827mW/cm2曲线，图5(b)中竖坐标相交曲线从下 往上依次为dark,5mW/cm2,137.5mW/cm2,455mW/cm2,827mW/cm2曲线，图5(c)中竖坐标相 交曲线从下往上依次为dark,5mW/cm2,137.5mW/cm2,455mW/cm2,827mW/cm2曲线，图5(d) 中竖坐标相交曲线从下往上依次为dark,5mW/cm2,137.5mW/cm2,455mW/cm2,827mW/cm2曲线。 图5(c)，(d)分别为Au [email protected] QDs光探测器的在不同光功率照射下的输出特性及转移 特性曲线。图5(a)，(c)表明，在光照条件下，均有光电流的产生，随着光功率的增加，光 电流也逐渐变大，说明更多光子的入射，使得器件的光敏层产生了更多载流子，特别地，对 于引入金纳米棒的PbS QDs的器件来说，在同等条件下其产生的光电流大于未引入金属的光 探测器，提高了2.6倍，这是由于金属的局域表面等离激元共振引起近场电磁场的增强，导 致半导体光吸收增强而产生更多的光生载流子。图5(b)，(d)可知对于PbS QDs光探测器， 其空穴迁移率和电子迁移率分别约为0.23cm2 V-1s-1及0.14cm2 V-1s-1；对于Au [email protected] QDs 光探测器的空穴迁移率和电子迁移率则达到约0.41cm2 V-1s-1和0.34cm2 V-1s-1分别提高了1.7倍 和2.4倍。
图6(a)为器件的响应度光谱，基于硫化铅量子点的光探测器可以实现宽光谱的光探测， 但是在近红外波段，其响应度相对来说还比较低。从光谱可以看出，在PbS QDs光探测器中 引入金纳米棒后，器件的响应度在近红外波段得到提高。图6(b)为响应度增强比，Au [email protected] QDs光探测器的响应度比PbS QDs光探测器的响应度，增强比在1020nm附近达到了2.7，金纳米棒的引入增强了光探测器在近红外波段的响应度。
如图7所示，VG和VSD均为4V，在功率可调的808nm激光器激发下，光探测器的探 测率和光源功率密度之间成线性减小。在同一条件下，Au [email protected] QDs光探测器的探测率 均比PbS QDs光探测器的探测率大，在功率密度为5mW·cm-2时，两个器件的响应度达到最 大值，分别为6.31010Jones，4.81010Jones。图7(b)为器件的探测率光谱，在波长为1000 nm处，PbS QDs光探测器的探测率为0.14×1011Jones，Au [email protected] QDs光探测器的探测率 为0.26×1011Jones，两者相比Au [email protected] QDs光探测器的探测率提高了约1.85倍。
如图8(a)所示，在功率密度为5mW·cm-2的808nm激光器照射下，两个器件的EQE 达到最大值，PbS QDs光探测器为767％，Au [email protected] QDs光探测器为1251％。通过对量 子效率的计算，可知量子点的多激子效应非常明显。图8(b)为器件EQE随波长变化的曲 线，从图中可知，两个器件的外量子效率在590nm附近达到峰值，在1020nm附近出现较低 的峰位，这与硫化铅量子点的第一激子吸收特征相符合。如图8(c)所示，两个器件相比较 而言，[email protected] QDs光探测器在近红外波段的外量子效率较高，约提高了2.7倍。
本发明通过阳离子置换，热注入法制备了分散性较好的PbS QDs，采用种子法制备了尺 寸均一的Au NRs。然后制备了基于场效应光电晶体管的PbS QDs光探测器和Au [email protected] QDs光探测器，测试了在无光照条件下器件的电学性质，呈现出双向导通的特点；在808nm 激光激发下，Au [email protected] QDs光探测器的空穴光电流强于电子光电流，在光功率密度为5 mW/cm-2，源漏电压和栅压为-4V时，PbS QDs光探测器的响应度达到4.9AW-1，探测度达 到4.81010Jones，量子效率达到767％，而Au [email protected] QDs光探测器的响应度达到8.2AW-1， 探测度达到6.31010Jones，量子效率达到1251％。通过响应度光谱和EQE光谱，证实了本 发明具有硫化铅量子点PbS QDs-金纳米棒Au NRs-硫化铅量子点PbS QDs三明治层状结构的 金纳米棒-硫化铅量子点光探测器增强了光探测器在近红波段的性能。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立 的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为 一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他 实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并 非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含 在本发明的保护范围之内。
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