[发明专利]一种CdS量子点光电探测单元的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于纳米材料构建光电探测单元的制备方法，具体是指一种CdS量子点光电探测单元的制备方法。

技术背景

CdS是一种直接带隙半导体(带宽2.4eV)，已被广泛应用于各种光电器件的制备。而CdS量子点由于尺寸小，比表面大，量子尺寸效应显著，这使得纳米体系的光，热，电等物理特性与常规的材料不同，出现许多新奇特性。研究表明，CdS量子点在太阳能电池，纳米激光器以及纳米光导器件领域具有广泛的应用前景。目前，国内外许多课题组己经在开展纳米CdS光电探测单元的研究工作，这方面的研究主要分为两种：一种是基于CdS纳米线光电探测单元的研究；一种是基于纳米CdS薄膜光电探测单元的研究。基于CdS纳米线的研究已经有了较多的报道，并且这种方法制备光电探测单元器件比较复杂，测得的光电流普遍不高。CdS薄膜光电探测单元制备工艺简单，然而在器件性能稳定性上，加工工艺重复性较差，大多数器件在多次测量之后，光电响应特性退化甚至消失，有待进一步加强性能的稳定性。与上述两种纳米CdS光电探测单元相比，CdS量子点光电探测单元不仅具有成本低，制备工艺简单，可恢复性等一系列优点，而且可以通过对光电探测单元的测试研究CdS量子点的电学及光学传输机理，这对进一步研发新型光电器件具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可控性强，效率高、普适性好的制备CdS量子点光电探测单元的工艺。

本发明的制备CdS量子点光电探测单元的方法，采用微纳米加工技术，步骤如下：

1)硅衬底预处理：对镀有SiO₂绝缘薄膜的P型(100)硅片，用丙酮、乙醇和去离子水分别超声清洗5～20分钟，并自然晾干。

2)器件电极的制备：采用紫外光刻技术及薄膜沉积技术在硅衬底表面制备器件的源电极和漏电极，源、漏电极采用Au作为电极材料，电极间隔为20微米，Au电极厚度均为70～100纳米。

3)在源、漏电极之间生长CdS量子点：采用连续离子层吸附法(SILAR)，室温下于电极之间生长CdS量子点，循环生长次数为5～10次。

4)对构建的CdS量子点光电探测单元进行光电性能测试：引铜线到源、漏电极，并将源极接地，源、漏电极之间加电压0.5～3伏特，分别将器件置于黑暗状态、可见光和365纳米波长紫外光下进行V-I测试，发现它的光照电流与暗电流差别较大，表明了该CdS量子点光电探测单元具有较高的光电灵敏度和响应度。

作为优选，上述制备方法步骤(1)中用丙酮超声清洗硅衬底15分钟

作为优选，上述制备方法步骤(2)中Au电极厚度为80纳米。

作为优选，上述制备方法步骤(3)中循环生长次数为6次。

作为优选，上述制备方法步骤(4)中源、漏电极之间加电压1.5伏特效果最好。

作为优选，上述制备方法的步骤(3)中连续离子层吸附法于室温在电极中间生长CdS量子点，先配制浓度均为0.5mol/L的Cd(NO₃)₂(阳离子前驱体)和Na₂S(阴离子前驱体)前驱体溶液，然后依次进行的四个步骤为：1)将样品浸入Cd(NO₃)₂前驱体溶液中进行表面吸附；2)将样品浸入去离子水中清洗；3)将样品浸入Na₂S前驱体溶液中反应；4)将样品浸入去离子水中清洗。

有益效果：本发明制备过程中，所用试剂均为商业产品，无需繁琐制备；本发明制备过程中，所制备的CdS量子点具有优良的荧光特性；本发明采用微纳米加工技术制备CdS量子点光电探测单元，工艺可控性强，操作简单，且重复测试具有可恢复性。

附图说明

图1是用本发明方法制得的Au电极扫描电镜(SEM)照片。

图2是用本发明方法制得的CdS量子点的X射线衍射(XRD)谱图。

图3是用本发明方法制得的CdS量子点的荧光光谱图。

图4是用本发明方法制得的CdS量子点紫外探测单元器件示意图。

图5是用本发明方法测得的源漏电压为1.5V且不同光照时CdS量子点光电探测单元的V-I曲线图。

具体实施方式

以下结合实例进一步说明本发明。

实施例1