具有超高响应度的全无机钙钛矿光电探测器

眼睛是心灵的窗户，是人类最重要的器官之一，它让我们看到了丰富多彩的世界。同样，在光电子器件中，最重要的部件就是它的“眼睛”——光电探测器。近日，中科院大连化学物理研究所韩克利（点击查看介绍）团队采用溶液法制备了一种具有超高响应度的全无机钙钛矿光电探测器。

光电探测器在信号处理、通讯、生物成像等诸多领域发挥着重要作用。目前应用的光电探测器根据材料不同可以覆盖紫外光、可见光、以及红外光波段。低缺陷态密度、高载流子迁移率以及有效的电荷收集是实现高性能光电探测器的重要因素。然而目前基于全无机钙钛矿的光电探测器无法同时实现高灵敏度和快速响应。例如，CsPbBr₃ 钙钛矿薄膜具有较高陷阱态密度，而CsPbBr₃ 钙钛矿大尺寸单晶光电探测器的电荷收集效率很低。因此基于这些材料的光电探测器通常灵敏度较低，响应时间长。

韩克利团队开发的全无机钙钛矿光电探测器很好的弥补了上述缺憾。他们采用溶剂升温结晶法快速合成了低缺陷的CsPbBr₃ 钙钛矿微晶。研究其时间分辨发光光谱，发现单光子激发的荧光衰减动力学依赖其发光波长，而双光子激发的荧光衰减动力学与发射波长无关。分析表明CsPbBr₃ 微晶激发态载流子存在快速扩散行为，并且载流子迁移率超过100 cm²V^-1S^-1。通过构建微米尺度的光电探测器来实现高效的电荷收集，令人兴奋的是该光电探测器具有超高的响应度（10⁴ A/W），刷新了全无机钙钛矿光电探测器的最高值，而且可以同时实现单光子和双光响应。此外该光电探测器具有快速响应时间（1 ms）。该工作为制备高性能光电探测器提供了新思路。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是大连化物所博士研究生杨斌。

上述工作得到国家自然科学基金重点项目等基金的资助。

该论文作者为：Bin Yang, Fengying zhang, Junsheng Chen, Songqiu Yang, Xusheng Xia, Tonu, Pullerits, Weiqiao Deng, and Keli Han

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Ultrasensitive and Fast All-Inorganic Perovskite-Based Photodetector via Fast Carrier Diffusion

Adv. Mater., 2017, 29, 1703758, DOI: 10.1002/adma.201703758

导师介绍

韩克利

http://www.x-mol.com/university/faculty/22670