在波纹芯片上沉积量子点可以提高光电探测器的性能

近红外光电探测器用于生物医学传感和国防安全技术。为了提高性能和集成紧凑的成像系统，光电探测器必须能够在单个芯片上同时检测多种波长的光。

量子点——由半导体材料制成的微小晶体——可以提供一条前进的道路，因为可以设计不同尺寸的点来吸收不同波长的光。然而，在红外区域使用的纹理化波纹表面上沉积量子点薄膜是困难的。

在Nanoscale上发表的一项研究中，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员提出了一种在波纹表面沉积量子点薄膜的新方法。该技术消除了后处理的需要，提高了基于量子点的光电探测器的可扩展性和性能。

在红外线中，金字塔或其他微结构阵列可以通过增加光子被吸收的概率来提高光电探测器的光学性能。LLNL科学家兼作者Tom Nakotte说：“纹理基板可以更有效地利用入射的红外光，从而提高探测器的响应性，而不需要太厚的量子点薄膜。”。“然而，用均匀、无裂纹的量子点薄膜共形地涂覆这种非平面几何形状，对传统的沉积方法来说是具有挑战性的。”

为了解决这个问题，该团队使用了电泳沉积，它通过电场驱动带电粒子通过溶液。当浸入这种液体环境中时，量子点会向带相反电荷的电极迁移。当它们到达该电极时，它们会组装成薄膜。“通过打开或关闭电场，可以启动或停止沉积过程，”LLNL科学家兼作家Christine Orme说。“此外，由于只有在施加偏压的表面才能进行沉积，电泳沉积自然能够实现选择性涂层——允许量子点仅沉积在图案化芯片的预定义区域上。”

传统上，量子点是用长有机配体合成的，长有机配体是与量子点结合并在溶液中稳定它们的分子。但是，在量子点沉积成薄膜后，这些长配体充当绝缘体，阻碍电荷传输，并限制器件性能。通过后处理去除长配体会增加生产时间和缺陷的可能性，因为它会在薄膜中产生大的裂纹。

通过仔细的溶剂（液体）工程，研究人员使用短配体制造了量子点薄膜，这些配体更导电，不需要后处理。

“通过将溶液中配体交换与电泳沉积相结合，本文表明可以在一步中沉积致密、共形和电子功能的量子点薄膜，”LLNL科学家兼作者徐晓杰说。

为了演示这项技术，该小组创建了两个简单的光电导体，显示出对光的预期反应。

虽然这项研究证明了在图案化基板上创建量子点薄膜的能力，但下一步将涉及在不同区域沉积不同尺寸的点。这将使定制的传感器能够检测多种波长的光。p