量子點（QD），也被稱為半導體納米晶體，得益于其廉價的制造成本和獨特的光學物理學特性，已經廣泛應用于光電探測器和太陽能電池的設計和開發。而量子點的合成則是制備光電探測器和太陽能電池的重要組成部分之一，基于量子點的光電探測器所用到的材料主要有有機半導體、納米顆粒和鈣鈦礦等。

 

據麥姆斯咨詢報道，近期，昆明物理研究所唐利斌工程師課題組在《紅外技術》期刊上發表了以“量子點合成及其光電功能薄膜研究進展”為主題的綜述文章。唐利斌工程師主要從事光電材料與器件的研究工作。

 

這項研究對幾種不同的量子點合成技術進行了概述，對國內外不同的基于量子點的光電探測器和太陽能電池進行了歸納和總結，并比較了不同種量子點薄膜的優缺點。最后，對量子點薄膜的發展進行了展望。該研究著重對量子點的合成、紅外光電探測器量子點薄膜及太陽能電池量子點薄膜的研究進展進行相應的分析與概述。

 

膠體量子點的吸收光譜及不同類型的量子點材料：(a) 不同尺寸PbS CQD的太陽光譜及光吸收示意圖；(b) 用于光電探測的不同類型的CQD

 

 

成功合成性能良好的量子點是制備高性能量子點薄膜的重要前提，自量子點納米晶體被發現以來，就有若干的文獻報道了眾多不同種類的量子點和不同的合成方法。量子點制備方法可分為反相微乳液法、正相微乳液法、熱注射法、超聲剝離法、液相合成法等。本研究選擇了具有代表性的反相微乳液法、正相微乳液法、熱注射法進行介紹。

 

量子點紅外光電探測器及其性能

 

關于紅外光電探測器量子點薄膜，該研究總結了量子點紅外光電探測器和量子點光電二極管近五年的重大研究及進展情況。關于太陽能電池量子點薄膜，該研究概述了近期研究情況。

 

量子點光電二極管及其性能

 

近年來，基于量子點的光電器件逐漸成為研究熱點，相比于制冷型光電探測器，基于量子點的光電探測器可以在室溫下工作。此外，因量子點具有尺寸可調、帶隙可控和廉價的溶液加工工藝而被廣泛應用于光電探測器和太陽能電池的設計和開發。基于量子點的光電探測器和太陽能電池均取得了不錯的研究進展，但仍面臨著一些問題：其一，使用的量子點材料大多數是PbS CQD，其他的無毒量子點的開發、制備及應用鮮有報道，其他無毒量子點的開發及應用非常重要，需要材料科學家與其他領域的科學家共同努力；其二，量子點和功能材料結合可以形成復合功能材料，從而可以發揮出各自材料的本身優點，這一方面已經有一些研究報道，但還需要進行深入的探索和研究；其三，高質量量子點薄膜對量子點光電器件的性能至關重要，厚度可控、大面積、高均勻性量子點薄膜的制備技術尤為重要，今后還需在該技術的研究上投入更多的人力、物力。

 

該項目獲得國家重點研發計劃（2019YFB2203404）和云南省創新團隊項目（2018HC020）的支持。該研究第一作者為昆明物理研究所碩士生鐘和甫，主要從事量子點光電探測材料與器件方面的研究工作。