超快响应的自驱动有机无机复合钙钛矿光电探测器

am-huangjinsong近日,美国内布拉斯加州大学林肯分校的黄劲松教授带领沈亮博士等研究人员,利用两步法制备的高迁移率钙钛矿多晶薄膜作为吸光层,并利用电子迁移率较高的富勒烯薄膜钝化钙钛矿层表面的晶格缺陷,获得了探测灵敏度接近1 pWcm-2, 动态线性度达到93 dB,相应范围覆盖紫外-可见光波段的高性能光电探测器。同时,通过优化各层薄膜厚度、缩小器件面积降低RC常数,利用测试瞬态光电流的方法最终实现了低于1纳秒(测量仪器限制)的响应速度。这是世界第一个自驱动型纳秒级响应的钙钛矿探测器,响应速度比2015年同研究组报道的当时最快的高灵敏钙钛矿光电探测器(Advanced Materials,2015,27, 2804-2810) 提高了两个数量级,第一次将光电二极管型探测器的响应速度提高至纳秒级别。超快探测器的研制成功,为直接探测发光材料的荧光寿命提供了可能。因此,沈亮博士和其他研究人员以超快钙钛矿光电探测器为核心元件搭建了一套时间分辨荧光测试系统,以三种常规的荧光和磷光材料为样本,成功获得了它们的荧光和磷光寿命分布从几个纳秒,几十纳秒到几个微秒。经过对比验证,测试结果与商用的时间分辨荧光检测仪的结果完全一致。这种低成本、高性能、制作工艺简单的超快响应钙钛矿光电探测器,改变了长期以来溶液法制备的光电探测器响应时间慢的劣势,打破了人们认为的只有传统半导体光电探测器才能实现超快速检测的观念,将在民用快速相机、军事、国防、医疗、生命科学等领域获得更加广泛的应用。相关文章发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201603573)。

 

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