HgTe膠體量子點（CQDs）憑借溶液可低溫加工、帶隙可通過粒徑連續調控、光譜覆蓋近紅外至長波紅外等突出優勢，成為下一代低成本室溫短波紅外探測核心材料。但HgTe本征窄帶隙特性導致導帶能級偏低，常規ZnO、TiO?、CdTe等電子傳輸層（ETL）與HgTe能級失配嚴重，界面形成高勢壘，光生電子抽取困難、器件暗電流居高不下，制約探測靈敏度提升。
據麥姆斯咨詢報道，近日，云南大學聯合昆明物理研究所的研究團隊創新性采用固態陽離子交換技術原位制備CdHgTe合金量子點電子傳輸層，通過Hg2?部分替換CdTe晶格中Cd2?精準調控能帶結構，實現與HgTe光敏層能級完美匹配。基于該電子傳輸層構筑n-i-p型光電二極管，-1.0 V偏壓下暗電流密度低至9.45×10?? mA/cm2，1560 nm峰值處比探測率達7.41×1011 Jones；進一步單片集成64×64像素薄膜晶體管（TFT）讀出陣列，完成多場景短波紅外成像驗證，為低成本溶液基紅外焦平面產業化提供全新材料與工藝方案。相關研究成果以“A novel CdHgTe electron transport layer for high-performance HgTe colloidal quantum dot infrared photodetectors”為題發表在Nano Materials Science期刊上。
CdHgTe電子傳輸層制備及表征
區別于傳統液相陽離子交換，研究人員采用先成膜、后離子置換固態制備路線：第一步旋涂油酸配體CdTe量子點成膜；第二步采用HgCl?甲醇溶液浸潤薄膜，固態下Hg2?部分置換晶格Cd2?生成Cd???Hg?Te合金；最后EDT短鏈配體交換替換表面長鏈油酸，提升薄膜導電性能。研究人員對CdHgTe電子傳輸層進行了表征，相關結果如圖1所示。
圖1 膠體CdHgTe量子點薄膜的制備過程
為了進一步研究CdHgTe薄膜的電子特性，研究人員利用KPFM技術來分析電荷注入效應以及由此產生的表面電子態，并對其電勢進行了分析，相關結果如圖2所示。
n-i-p型HgTe膠體量子點紅外光電探測器架構和機制
采用膠體CdHgTe量子點薄膜作為電子傳輸層，制備n-i-p型HgTe膠體量子點紅外光電探測器。HgTe膠體量子點紅外光電探測器從下至上層疊結構：Au底電極/NiO?空穴傳輸層/560 nm HgTe光敏層/40 nm CdHgTe電子傳輸層/ITO透明頂電極；對照組采用同厚度純CdTe作為電子傳輸層。為進一步拓寬應用場景，將HgTe膠體量子點紅外光電二極管與商用玻璃基薄膜晶體管陣列讀出電路單片集成，成功研制HgTe膠體量子點薄膜晶體管紅外成像器件，具體結構如圖3b所示。
圖3 HgTe膠體量子點紅外光電探測器的設計方案
研究人員對上述采用膠體CdHgTe量子點薄膜作為電子傳輸層和采用同厚度純CdTe作為電子傳輸層的HgTe膠體量子點紅外光電探測器進行對比分析，結構示意圖和能級分布分別如圖4a和圖4b所示。其器件響應性能如圖圖4c至圖4f。
n-i-p型HgTe膠體量子點紅外光電探測器性能研究
研究人員對采用CdHgTe量子點薄膜作為電子傳輸層所構成的n-i-p結構光電探測器進行了系統研究，相關結果如圖5所示。結果顯示，該器件響應光譜覆蓋650～2000 nm，外量子效率達50.2%，實現超低暗電流與7.41×1011 Jones超高探測率。同體系橫向對標，該器件暗電流、探測性能處于現有HgTe基探測器前列。
為了進一步驗證CdHgTe量子點薄膜作為HgTe膠體量子點紅外光電探測器中電子傳輸層的潛力，研究人員采用了單片集成技術，將HgTe膠體量子點光電二極管與基于玻璃的薄膜晶體管陣列讀出電路相結合，從而構建出了薄膜晶體管成像器（如圖6a），相關成像結果如圖6所示。
https://doi.org/10.1016/j.nanoms.2026.04.004
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