基于钙钛矿量子点有机半导体复合体系的高性能光敏晶体管

钙钛矿量子点材料具有较高的荧光效率、优异的吸光性质以及可通过尺寸调控能带结构等优点，在发光二极管、太阳能电池、光敏传感器等领域具有广阔的应用前景。然而，有限的稳定性一直是限制钙钛矿量子点作为光电材料广泛应用的瓶颈问题。同时，钙钛矿量子点材料的导电性能较差，使得基于该材料光敏传感器的光响应性能一般都不是很理想。因此，复合其他半导体材料是解决这一限制条件的很好方法。此外，光敏传感器的器件结构对于传感器的光响应效果也具有很大的影响。晶体管结构的光敏器件能够通过改变栅电压的方式来大幅度调控和提高器件的光电性能。

基于此，同济大学的黄佳教授（点击查看介绍）研究团队提出以有机半导体材料与钙钛矿量子点复合制备光敏晶体管的策略，一举解决了上述问题，成功制备出高性能且长期稳定的光敏晶体管。首先，钙钛矿量子点与有机半导体材料复合能保护钙钛矿量子点材料免受环境中水与氧气的侵蚀，从而大大提高材料的稳定性能；其次，有机半导体材料的导电性能相对较好，而且可以通过调节栅压的方式在很大程度上调节其电学性能，赋予器件可调的高光敏性能；最后，有机半导体材料具有可溶性和柔性的优势，使器件可以通过溶液法大面积低成本制备，且在柔性电子领域具有一定的应用前景。该工作使用无机钙钛矿（CsPbBr₃）量子点复合相对稳定的有机半导体材料（DNTT）作为活性层，制备出的光敏晶体管器件表现出栅压可调控的十分优异的光响应性质，包括高光暗电流比（> 8.1 × 10⁴）、高响应性（1.7 × 10⁴ A/W）、低检测限（2.0 × 10¹⁴Jones）以及高外量子效率（67000%）。该光敏晶体管还具有很高的环境稳定性，在潮湿空气中保存超过三个月，器件的光电性质没有发生明显的降低。相比于其他已经报道的基于无机钙钛矿材料的光敏传感器，该工作制备的光敏晶体管表现出平衡而优异的综合性能。该策略可以广泛地应用于其他基于钙钛矿材料的光敏传感器。

相关工作在线发表在Advanced Materials 上，同济大学材料科学与工程学院的博士生陈彦涛为该论文的第一作者，黄佳教授为通讯作者。

该论文作者为：Yantao Chen, Yingli Chu, Xiaohan Wu, Wei Ou-Yang, Jia Huang

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）：

High-Performance Inorganic Perovskite Quantum Dot–Organic Semiconductor Hybrid Phototransistors

Adv. Mater., 2017, 29, 1704062, DOI: 10.1002/adma.201704062

导师介绍

黄佳

http://www.x-mol.com/university/faculty/17083