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Small:柔性光探测——气相沉积高性能复相无机钙钛矿柔性光电探测器

亦红亦蓝,黄绿镶嵌,紫青缠叠,若隐若现。光——在世间给人以温暖、明亮,而其五彩斑斓的颜色更是让人感受到色彩的绚丽和生活的美妙。如何发现并揭开其神秘的面纱,光电探测应运而生。光电探测器作为人类探索光的工具,经过多年的研究发展,已经广泛应用在信号处理、通讯、军事、生物成像、遥感等诸多领域。


Small:柔性光探测——气相沉积高性能复相无机钙钛矿柔性光电探测器

近日,合肥工业大学材料科学与工程学院蒋阳教授课题组与南京大学电子学院余林蔚教授、徐骏教授课题组合作,首次提出利用连续物理化学气相沉积,构建具有两相共存(CsPbBr3-CsPb2Br5)的全无机复相钙钛矿薄膜光电探测器,并实现其在晶硅和柔性衬底上的应用。不同于传统的化学溶液法制备无机钙钛矿薄膜,这种连续气相沉积制备出的无机钙钛矿薄膜致密均匀,并且通过膜厚监控前驱材料的沉积速率和厚度,可以精确调控无机钙钛矿薄膜的厚度和前驱材料的比例,同时这种低真空下的气-固反应,能够有效的避免溶液合成过程中强极性溶剂对钙钛矿薄膜的破坏,减少中间亚稳态相的存在,提高钙钛矿的结晶性和热稳定性。此外,研究人员发现,过量的PbBr2与生成的CsPbBr3钙钛矿薄膜反应,生成新的二维层状相CsPb2Br5包覆在外层。分析表明少量的CsPb2Br5在无机钙钛矿层具有良好的钝化作用,减少钙钛矿表面的缺陷态,从而可以有效的阻止表面电荷复合,促进电荷传输,有效的提高探测器的响应速度(280 μs/640 μs)。令人兴奋的是,采用连续物理化学气相沉积工艺,同样实现了其在柔性衬底上的应用,并且展现出良好的机械性能和光电性能,其探测率也可达到1011Jones, 并且在连续弯曲1000次后,其光电性能几乎没有衰减。

这种连续物理化学气相沉积工艺为大面积制备无机钙钛矿薄膜提供了新的思路,同时也在柔性可穿戴半导体电子器件中展现出巨大的潜力。

相关研究成果发表在Small(DOI:10.1002/smll.201702523)上,博士研究生童国庆和硕士研究生李欢为共同第一作者。



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