AFM:基于有机卤化物钙钛矿的高性能柔性宽带光电探测器

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文献:Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 7373–7380


2014年,中国科学技术大学的谢毅院士团队发表了第一个钙钛矿探测器的工作。由于最佳的带隙和大的吸收系数,MAPbI3可以对从紫外线到可见光的宽光谱波长敏感,这对于宽带光电检测器的设计是理想的。为了系统地研究MAPbI3薄膜光电探测器的性能,选择365 nm和780 nm的光谱作为代表。如此设计的光电探测器具有高的光暗电流比,快速的响应速度,出色的稳定性和可重复性。结果不仅证明了MAPbI3在光电检测应用中的独特性和有效性,而且还提供了一种适用于宽带光光学传感器生产的简单且低成本的方法。


a. CH3NH3PbI3钙钛矿结构的三维示意图表示

b. MAPbI3的XRD图谱

c.不同厚度的半透明MAPbI3薄膜的图像

d. MAPbI3薄膜的紫外-可见吸收光谱



a.MAPbI3薄膜光电探测器示意图

bc. 光电探测器在紫外和可见范围内对单色光的光电流响应。光照强度为0.01mW cm−2

d. 在3V偏压下,MAPbI3薄膜器件在310nm~780nm不同波长下的光谱光响应



ad.在黑暗和365nm,780nm光照下,在不同强度下,器件的光电流与电压图

be.在超过30分钟的3 V施加电压下,针对开灯和关灯条件测量的365 nm,780 nm光照射下,器件的电导响应。20-100秒的放大部分分别从(b)和(e)中突出显示的部分开始

cf.在偏置为3V和光强为0.01mW cm−2,0.2mWcm−2分别为365nm、780nm的条件下测量的器件的光电流上升和衰减



a.MAPbI3光电导体的示意图。用高于Eg的光子能量照射时,会生成电子-空穴对

b.器件中使用的相应材料的能级图

c. MAPbI3光电探测器的能带图,其中考虑了触点处的肖特基势垒。EF,EC和EV分别是费米能级,导带能级,价带能级。ΦB是肖特基势垒高度。在平衡条件下没有电流流通,也没有照明

d. 在光线照射下,肖特基势垒较低,导致光生空穴迁移到表面并被捕获,从而在MAPbI3中留下了不成对的电子,这些电子对光电流有贡献,从而导致更有效的光电流提取和增加的光响应



a.柔性混合光电探测器在365 nm和780 nm的光强度分别为0.01、0.2 mW cm -2的光强下在3.0 V的偏压下弯曲不同曲率时的I-t曲线。插图是在不同弯曲状态下器件的相应照片

bc. 柔性光电探测器在365 nm,780 nm光照射下不弯曲以及弯曲30、60、90和120个循环后的I-V曲线


总而言之,第一个基于MAPbI3膜的有机卤化铅钙钛矿光电探测器是通过低成本,固溶处理和自组装策略在柔性基板上制造的。在光电流测量中,光电探测器具有从780 nm到310 nm的较宽的光响应范围,远远超过了当前光电探测器的性能。此外,根据功率强度相关的光响应和时间分辨的光电流对光检测器进行了表征。在不同波长下测量基于MAPbI3膜的柔性光电探测器的光响应和外部量子效率,在365 nm处分别达到3.49 AW -1,1.19×10 3%。这表明该光电检测器显示出高灵敏度,快速响应速度和出色的稳定性,表明开发的MAPbI3薄膜光电检测器是宽带光检测应用的理想选择,并且可能会进一步扩展到光电器件中的应用。


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