一种AgBiS2量子点超晶格的制备方法及其光电探测器

技术领域

本发明涉及光电子元器件制备技术，具体涉及一种环境友好型AgBiS

背景技术

光电探测器是光电领域中非常重要的电子元器件，在军事以及国民经济的各个领域有着广泛且重要的用途。目前商业化光电探测器依然是单晶硅，但单晶硅的制作成本高，因此发展一些低成本光电探测器是当今社会研究的热点问题。在过去几十年中，II-VI和III-V族化合物由于具有优异的光电性能以及溶液加工的特性，在光电探测器的领域显示了重要应用潜力。然而，大多数已经报道的II-VI和III-V族光电材料含有重金属元素(铅和镉)，这严重危害了使用者的健康。据报道，AgBiS

发明内容

为了克服现有技术中关于II-VI和III-V族化合物光电探测器含有重金属以及复杂的制备流程，同时增加光电探测器的光谱探测范围以及灵敏度，本发明提出了一种环境友好型AgBiS

本发明的一个目的在于提出一种环境友好型AgBiS

本发明的环境友好型AgBiS

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AgBiS

4)将交换配体或交换元素盐添加到初始AgBiS

5)将壳前驱液添加到功能性AgBiS

6)将核壳结构的AgBiS

7)将设定量的反溶剂加至具有AgBiS

其中，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。

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；银盐、铋盐、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，真空度为10～300Torr；通入惰性气体后的反应的时间2～5小时。

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AgBiS

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，例如三辛基膦、三丁基膦、二苯基膦、双十二烷基二甲基溴化铵、磺基甜菜碱、磷胆碱、氨基酸等；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，如碳酸铯、碳酸铷、碳酸铝、碳酸钕；温度为60～200℃，而搅拌的时间为0.2～24小时；对于10mL的AgBiS

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，例如ZnS源、InP源、CuInS

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(纳米氧化铝模板)中的一种；诱导环境为高压、光照(单色光、紫外光、太阳光、激光或X射线)、电场、磁场、高浓度和高温中的一种；例如紫外光、模板能够诱导AgBiS

在步骤7)中，溶剂为甲苯、正己烷和正辛烷中的一种，反溶剂为乙醇、甲醇和丙酮中的一种，AgBiS

本发明的另一个目的在于提出一种基于环境友好型AgBiS

本发明的基于环境友好型AgBiS

透明导电基底为刚性的氧化铟锡(ITO)透明导电膜玻璃、氧化氟锡(FTO)透明导电膜玻璃、氧化铝锌(AZO)透明导电膜玻璃或柔性透明导电基底，例如银纳米线沉积在聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)上、银纳米线沉积聚酰亚胺(PI)薄膜、ITO沉积PET薄膜、ITO沉积PI薄膜；透明电极需要清洗，清洗步骤为肥皂水、超纯水、丙酮、异丙醇依次常温超声ITO导电玻璃15～60分钟，然后用氮气枪吹干ITO，紫外臭氧或等离子处理ITO导电玻璃15～60分钟；

底部电荷传输层为电子传输层或空穴传输层，相应的顶部电荷传输层为空穴传输层或电子传输层。电子传输层分为有机电子传输层和无机电子传输层两种，有机电子传输层为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、富勒烯及其衍生物(C

AgBiS

界面修饰层为浴铜灵(BCP)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚乙氧基乙烯亚胺(PEIE)、氟化锂(LiF)、碳酸铯(Cs

本发明的优点：

本发明通过调节反应条件(时间、温度和前驱液的浓度)获得高质量的AgBiS

附图说明

图1为根据本发明的环境友好型AgBiS

图2为根据本发明的环境友好型AgBiS

图3为根据本发明的环境友好型AgBiS

图4为根据本发明的环境友好型AgBiS

图5为根据本发明的环境友好型AgBiS

图6为本发明的基于环境友好型AgBiS

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例一

本实施例的一维AgBiS

1)将1mmol的六甲基二硅硫烷加到5mL的十八烯中，同时加入0.5mL的油胺，通入氮气，在室温的环境下，搅拌30分钟，获得浓度为0.032g/mL阴离子前驱液；

2)将1mmol的醋酸铋和0.8mmol的醋酸银的加入10mL的油酸和5mL的十八烯中，抽气3小时，获得真空度为100Torr的无水无氧的环境，接着通入氮气，同时100℃反应3小时，待溶液澄清透明时，获得0.033g/mL阳离子前驱液；

3)将5mL的阴离子前驱液注入到10mL的阳离子前驱液中，在100℃时反应30秒，获得平均粒径为5nm的初始AgBiS

4)将1mL的三丁基膦配体加入10mL的初始AgBiS

5)将0.15g的醋酸锌溶解于2mL的油酸和0.5mL的十八烯中，获得阳离子的壳前驱液，同时将0.1g硒粉溶于2mL三辛基膦配中，获得阴离子的壳前驱液，随后将阴离子的壳前驱液和阳离子的壳前驱液注入到10mL三丁基膦配体修饰的功能性AgBiS

6)将10mL的核壳结构的AgBiS

7)丙酮作为沉淀剂、甲苯作为溶剂多次离心提纯AgBiS

实施例二

本实施例的三维AgBiS

1)将1mmol的硫粉加入2mL的三辛基膦和1mL的十八烯中，充入氮气，在120℃环境下，搅拌1小时，待溶液澄清时，获得浓度为0.013g/mL阴离子前驱液；

2)将1mmol的碳酸铋、0.8mmol的碳酸银加入10mL的油酸和5mL十八烯中，抽气3小时，获得真空度为100Torr的无水无氧的环境，接着通入氮气，同时120℃反应5小时，待溶液澄清透明时，获得浓度为0.093g/mL的阳离子前驱液；

3)将5mL的阴离子前驱液注入到10mL的阳离子前驱液中，在氮气环境下，100℃反应30秒，获得平均粒径为8nm的初始AgBiS

4)将0.1mmol碳酸铷加入10mL初始AgBiS

5)将0.05g氯化铟溶解于2.5mL的油胺中，获得阳离子的壳前驱液，接着将0.15g三甲基硅膦溶解在1mL油胺中，获得阴离子的壳前驱液，随后将阴离子的壳前驱液和阳离子的壳前驱液注入到10mL Rb:AgBiS

6)将10mL的Rb:AgBiS

8)乙醇作为沉淀剂、正己烷作为溶剂离心提纯三维Rb:AgBiS

实施例三

本实施例的基于环境友好型AgBiS

1)用肥皂水、超纯水、丙酮和异丙醇依次常温超声ITO导电玻璃15分钟，然后用氮气枪吹干ITO，紫外臭氧处理ITO导电玻璃15分钟；

2)将ZnO(15mg/mL，溶剂为乙醇)溶液旋涂在透明导电玻璃上制得电子传输层薄膜，旋涂转速为3000rpm，旋转时间为60秒，再将薄膜转移在热台上，60℃退火15分钟，电子传输层薄膜厚度为30nm，获得ITO/ZnO基底；

3)将ITO/ZnO基底上旋涂聚乙氧基乙烯亚胺(PEIE)，PEIE的溶剂为异丙醇，浓度为0.4wt.％，旋涂转速为5000rpm，旋转时间为60秒，获得ITO/ZnO/PEIE基底；

4)将AgBiS

5)然后动态旋涂四甲基碘化铵/甲醇溶液(体积比为1％v/v)进行配体交换反应，接着用甲醇和甲苯依次旋涂清洗AgBiS

6)将步骤5)得到的ITO/ZnO/PEIE/AgBiS

7)将步骤6)得到的ITO/ZnO/PEIE/AgBiS

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。