【材料】探测波段可调自驱动钙钛矿窄带光电探测器

       目前常见的制备窄带光电探测器的方式包括：（1）利用具有窄带吸收的材料或通过等离子共振增强材料对特定波长的吸收；（2）与将宽带光电探测器与带通滤波片或光学微孔结构耦合；（3）利用电荷收集窄化（CCN）机理调控量子效率。其中，CCN类型的探测器具有器件结构简单、探测波段可调等特点，因此具有极大优越性。CCN技术是通过对探测器中光子吸收和电荷收集进行调控实现窄带探测，活性层的厚度以及表面的缺陷对于形成窄带探测至关重要。目前钙钛矿窄带光电探测器主要基于单晶材料和多晶厚膜，存在制备方法复杂、耗时长、条件苛刻等制约因素，这限制了其更进一步的应用。

       北京大学深圳研究生院杨世和团队开发的钙钛矿窄带光电探测器弥补了上述缺憾。作者利用ALS法在NiOx覆盖的FTO基底上沉积钙钛矿，并旋涂电子传输层、缓冲层和蒸镀银制备了p-i-n型自驱动光电探测器。刚制备出的器件为宽带光电探测器，然而用激光处理一段时间后转换为窄带光电探测器，钙钛矿膜越厚，效果越明显。这是由于激光在钙钛矿与NiOx界面间造成了大量的缺陷，由于短波长光子主要在此界面被钙钛矿吸收，所形成的光生载流子发生复合损失，无法被有效收集；与之相反，亚带隙光子在钙钛矿中有更大的穿透深度，所产生的光生载流子能够达到银电极被有效收集，从而形成窄带探测。

图1. ALS法制备的钙钛矿薄膜形貌和结构表征。图片来源：Adv. Mater.

该探测器具有极低的噪声电流 (≈0.02 pA Hz-1/2)，在800 nm探测度为1.27×1012Jones，响应时间为12.7/6.9 μs。通过调节钙钛矿的组分，窄带探测波长从625到800 nm连续可调，探测半峰宽均小于30 nm，在生物检测、矿物勘探和光学通讯等领域显示出了极大的应用潜力。

图2. 钙钛矿窄带光电探测器性能表征。图片来源：Adv. Mater.

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是北京大学深圳研究生院博士后王健博士。

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Self-Driven Perovskite Narrowband Photodetectors with Tunable Spectral Responses Jian Wang, Shuang Xiao, Wei Qian, Kai Zhang, Jun Yu, Xiuwen Xu, Gaopeng Wang, Shizhao Zheng, Shihe Yang* Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.202005557