PbS胶体量子点制备技术的研究进展

赵逸群，吴桢芬，李 卫，孙成智，黄 岚，赵绪东

(1.昆明冶金高等专科学校建筑工程学院，云南 昆明 650033；2.昆明理工大学现代农业工程学院，云南 昆明 650093)

0 引 言

当半导体材料在3个维度上的尺寸都小于其波尔半径时，该材料的能级将会分离[1]，如图1(a)所示，并伴随一系列量子效应，该材料被称为量子点。随着量子点尺寸的减小，量子点能隙也逐步增大[2]，导致其吸收峰和发射峰蓝移，其它光学参数也发生相应变化[3-9]。量子点的合成方法很多，其中胶体量子点[10-11](Colloidal Quantum Dots，简称CQD)合成成本低，制作器件方便，且可以通过控制合成温度、加热时间、稳定剂浓度等因素改变量子点的尺寸[12-14]，调制其光电性质，在晶体管[15-18]、太阳能电池[18-25]、发光二极管[26-27]、生物成像[28]等领域引起人们的广泛关注。

由于PbS具有较大的波尔半径(18 nm)，较小的直接带隙(0.41 eV)，通过控制量子点尺寸，可在更大范围内进行性能调制。研究者[29-31]发现，PbS CQD的尺寸与带隙关系如下：

(1)

式(1)中，d为PbS CQD的直径，nm；Eg为相应直径量子点的禁带宽度，eV。根据公式(1)，PbS CQD在2.07～10 nm 的尺寸范围内，其带隙范围在0.59～1.85 eV，对应的特征峰在0.67～2.10 μm 范围，图1(b)为PbS CQD尺寸与特征峰关系[32]。PbS CQD的特征峰覆盖了短波红外的全部范围，包含多个领域的应用窗口，成为人们的研究热点。

图1 体材料及量子点的能隙Fig.1 Energy gap of bulk materials and quantum dots

目前，PbS CQD的制备方法相对较多，且各具特色。制备方法与应用相匹配，可在制备过程中对PbS CQD进行改性，所以，有必要对PbS胶体量子点的制备方法进行回顾总结。

1 PbS CQD的制备

通常先将Pb源和S源分别在带有水冷、加热、保护气氛和温度控制的三口烧瓶中制备成Pb前驱体和S前驱体；……