基于CH3NH3PbI3/ZnO纳米线复合结构的高性能光电探测器

光电探测器借助光与物质的相互作用,可以将微妙的光信号转换为易于识别的电信号,满足了人类探求未知世界的渴望。而覆盖紫外到近红外的光谱范围的宽谱响应光电探测器,在工业自动控制、光通信、射线探测、传感监测等领域用途广泛,具有重要的社会经济价值。ZnO是一种理想的光电转换材料,但因其宽带隙以及光电转换效率和光吸收系数的限制,使得其探测范围局限于紫外区域,同时由于表面氧气吸脱附作用显示出较慢的响应时间。目前拓宽ZnO纳米线光谱响应范围的方法主要有掺杂、制备异质结构及合成核壳结构,但这些方法均存在制备过程复杂等问题。

AOM-zhantianyou

近期,华中科技大学翟天佑研究团队设计了一种ZnO纳米线与钙钛矿复合结构新型光电探测器件。通过在ZnO纳米线表面涂覆具备高吸光系数及窄带隙的钙钛矿,将光谱响应范围由紫外拓展至近红外区域(760 nm)实现了紫外到近红外的宽谱探测性能,同时,新型光电探测器表现出了0.43 s的室温响应时间,较之单独的ZnO纳米线探测器大大提高。通过光电转换动力学过程的探究,研究发现钙钛矿与纳米线形成异质结后,使ZnO纳米线的载流子传输机制从表面传导及体内传导均衡变成以CH3NH3PbI3/ZnO界面的电荷输运为主,由于在钙钛矿一侧载流子扩散长度较长,因此通过复合提高了光探测响应速度。基于溶液法构筑ZnO纳米线与钙钛矿复合结构则是一种简单且行之有效构筑柔性电子器件的方法,即使器件反复弯折200多次,也能维持稳定的光电响应特性,证实了其优异的力学稳定性。

此项研究可以扩展到其他复合结构领域,相信会为新型光电器件的构筑打开一扇窗户,为光与材料谱写下新的诗篇。相关论文在线发表在Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.201700206)上。

Speak Your Mind

*