圖1 鈣鈦礦/有機(jī)復(fù)合寬帶光電探測(cè)器效果圖

圖2 （a）鈣鈦礦/有機(jī)復(fù)合探測(cè)器響應(yīng)圖；（b）有機(jī)探測(cè)器和鈣鈦礦探測(cè)器響應(yīng)圖 （c）三種活性層器件電容圖 （d）鈣鈦礦/有機(jī)復(fù)合探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間圖。

 

光電探測(cè)器如同人的眼睛一般，可將隱匿在光中的信息進(jìn)行捕獲并轉(zhuǎn)換為機(jī)器設(shè)備可識(shí)別的電信號(hào)。如何高效、精準(zhǔn)、穩(wěn)定的對(duì)光信號(hào)進(jìn)行“翻譯”，成為高性能光電探測(cè)器研究的終極目標(biāo)。寬帶光電探測(cè)器是指可以在較大的光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)探測(cè)的探測(cè)器，覆蓋紫外-可見(jiàn)-近紅外的寬帶探測(cè)器在醫(yī)學(xué)成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)、光通訊以及深空探索等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景。但是大多數(shù)的光電探測(cè)器只能覆蓋可見(jiàn)光波段，為了拓寬探測(cè)器的響應(yīng)范圍，開(kāi)發(fā)基于新策略的新型復(fù)合光電探測(cè)器成為研究的重點(diǎn)。

 

北京交通大學(xué)光電子技術(shù)研究所趙謖玲課題組和合作者通過(guò)構(gòu)建鈣鈦礦/有機(jī)復(fù)合活性層結(jié)構(gòu)，在鈣鈦礦探測(cè)器基礎(chǔ)上，引入有機(jī)互補(bǔ)吸收層對(duì)探測(cè)器的響應(yīng)光譜進(jìn)行了拓展，成功得到了覆蓋紫外-可見(jiàn)-近紅外的寬光譜響應(yīng)光電探測(cè)器。相關(guān)工作以“High-performance MAPbI3/PM6:Y6 perovskite/organic hybrid photodetectors with a broadband response”為題，發(fā)表在Advanced Optical Materials上，北京交通大學(xué)趙謖玲教授和宋丹丹副教授為通訊作者，博士研究生張宇和秦梓倫博士為共同第一作者。

 

鈣鈦礦材料MAPbX3的吸收光譜局限于可見(jiàn)光范圍，通過(guò)引入窄帶隙的非富勒烯受體材料Y6與給體PM6組成的有機(jī)互補(bǔ)吸收層，可以對(duì)復(fù)合活性層的吸收范圍進(jìn)行有效拓寬。對(duì)新引入的有機(jī)層進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)慕o受體比例是保證近紅外光充分吸收和電荷解離、傳輸?shù)年P(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)比鈣鈦礦探測(cè)器（PPD）、有機(jī)探測(cè)器（OPD）和鈣鈦礦/有機(jī)復(fù)合探測(cè)器（PO-PD）的性能參數(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的PO-PD不僅能夠有效的拓寬響應(yīng)光譜，還能夠大幅提升器件的響應(yīng)時(shí)間，這歸因于鈣鈦礦層和有機(jī)層之間匹配的能級(jí)結(jié)構(gòu)，有效減少了電荷在界面的累積并降低了器件電容，這對(duì)開(kāi)發(fā)超快響應(yīng)的光電探測(cè)器具有重要的參考意義。

 

High-performance MAPbI3/PM6:Y6 perovskite/organic hybrid photodetectors with a broadband response

 

Yu Zhang, Zilun Qin, Weiqing Nie, Yaqian Li, Xiaomin Huo, Dandan Song*, Bo Qiao, Zheng Xu, Swelm Wageh, Ahmed Al-Ghamdi, Suling Zhao*

 

Advanced Optical Materials

 

DOI: 10.1002/adom.202200648

 

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202200648

（來(lái)源： AdvancedScienceNews）