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Nature Electronics:高性能二维钙钛矿单晶纳米线阵列光电探测器

有机-无机钙钛矿材料具有优异的光电性质,应用于制备高效率太阳能电池和发光二极管。钙钛矿具备较高的载流子迁移率、较长的寿命和扩散距离,也是一类较为理想的光电探测器材料。但三维钙钛矿暗电流对光电探测器的信噪比有较大影响,发展受到限制。基于多晶薄膜的光电二极管检测器,虽可抑制暗电流,但无法实现较大的光电导增益,器件灵敏度也不理想。

Nature Electronics:高性能二维钙钛矿单晶纳米线阵列光电探测器   近日,中国科学院理化技术研究所博士吴雨辰、中科院院士江雷课题组与天津大学教授付红兵,中科院外籍院士、美国加州大学伯克利分校教授张翔团队合作,制备出高质量的二维钙钛矿单晶纳米线阵列,首次发现二维钙钛矿纳米线的边缘态光电导效应,并实现了目前世界上最高灵敏度的钙钛矿光电探测器。

Nature Electronics:高性能二维钙钛矿单晶纳米线阵列光电探测器

研究人员通过不对称浸润界面,控制二维钙钛矿的晶体生长。通过电子衍射、同步辐射掠入射X射线散射发现,制备得到的纳米线取向单一,导电的少层钙钛矿和丁胺基离子层层组装,形成超晶格结构。通过测量不同高度纳米线的荧光和光电导发现,钙钛矿层的边缘能够有效地分裂激子,产生并传导自由载流子,从而实现了优异的光电导。基于此纳米线制备的光电探测器,实现了104 A/W以上的响应度和7×1015 Jones以上的探测度,是目前世界上最灵敏的钙钛矿光电探测器,比传统的硅光电二极管性能高出2-3个数量级。

Nature Electronics:高性能二维钙钛矿单晶纳米线阵列光电探测器

相关研究结果发表在《自然-电子学》上,并被作为highlight报道。相关研究得到了科技部重点专项、国家自然科学基金重点项目及北京市自然科学基金面上项目的资助。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41928-018-0101-5

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