研究亮点：

1. 该工作通过相对简单的图案选择性分子外延生长，实现单晶钙钛矿阵列。

2. 垂直排列的钙钛矿光电探测器显示出由于载流子扩散路径减少和高光吸收而产生的超灵敏和超快光响应。

研究背景

有机-无机钙钛矿为构建具有前所未有性能或独特功能的光电器件提供了极大的灵活性。然而，当前报道的钙钛矿薄膜由于其溶剂和水稳定性差，难以图案化成阵列，这通常会导致钙钛矿的结构发生严重损坏。因此，成功制备形状和尺寸均一的钙钛矿微阵列更具挑战性。

成果简介

近日，电子科技大学梁迪飞教授团队报道了通过相对简单的图案选择性分子外延生长，实现单晶钙钛矿阵列。这种方法可用于创建各种形状的钙钛矿阵列。此外，由于载流子扩散路径减少和高光吸收，垂直排列的钙钛矿光电探测器表现出超灵敏且超快的光响应。本文的研究工作展示了一种构建具有统一形状、尺寸和形态的钙钛矿阵列的通用方法，并为制备高性能光电探测器和光电压器件提供了丰富的平台。

要点1：单晶钙钛矿薄膜图案选择性分子外延生长

图 1. 单晶钙钛矿薄膜的图案选择性分子外延生长示意图。(a) Au 图案上的氨基乙硫醇单层锚定钙钛矿并引导其原位生长。(b) 用于生长单晶钙钛矿薄膜的压力诱导空间受限系统。(c) Au 图案的氨基乙硫醇修饰和钙钛矿种子和薄膜的外延生长。

要点2：磁单晶钙钛矿图案阵列

图 2. 单晶钙钛矿图案阵列。(a) 通过分子外延生长获得的钙钛矿图案阵列的显微镜图像。(b) Au 图案上的单个钙钛矿图案，带有裸露的 Au 部分，表明钙钛矿薄膜原位外延生长在 Au 图案上。(c) Au 图案上相应的钙钛矿种子。每个 Au 模式只有一个种子。（d-f）在金图案上生长的单晶钙钛矿图案的相应 SEM 图像和 XRD 和 PL 光谱。图 2 f 中的插图是一种钙钛矿六边形图案的 PL 映射。

要点3：单晶钙钛矿薄膜的通用外延生长方法

图 3. 单晶钙钛矿薄膜的一般外延生长方法。(a) 六方单晶钙钛矿图案的角度分辨反射和 PL 光谱。插图显示了相应的钙钛矿图案，边长为 12.5 μm。(b) 兔子钙钛矿卡通图片的 PL 映射。（c，d）边长为 10 和 15 μm 的六方钙钛矿图案。(e) 在半胱氨酸修饰的 Au 图案上制备的六方钙钛矿图案。

要点4：具有任意形状的钙钛矿阵列

图 4. 任意形状的钙钛矿阵列：圆形、三角形、正方形、矩形（条形）、波浪形和花形。波形图案中的裸露区域清楚地显示了 Au 基板。

要点5：超灵敏和超快的垂直排列钙钛矿光电探测器

图 5. 超灵敏和超快垂直排列的钙钛矿光电探测器。(a)光照下钙钛矿光电探测器的I - V曲线。(b) 垂直排列的钙钛矿光电探测器在 1 V 偏压和 405 nm 激光照射下随照明光功率变化的时间响应。(c) 对应的光电流和响应上升时间作为照明光功率的函数。

文献信息

Pattern-Selective Molecular Epitaxial Growth of Single-Crystalline Perovskite Arrays toward Ultrasensitive and Ultrafast Photodetector

(Nano Lett., 2022, DOI:10.1021/acs.nanolett.2c00074)

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c00074