基于CH3NH3PbI3 量子点修饰的TiO2 纳米管阵列宽光谱光探测器

近年来,宽光谱探测器在环境检测、成像、军事侦查等领域具有广泛的应用而成为研究热点。TiO2具有优异的载流子分离和收集效率,因而被应用在光催化、太阳能电池等领域。但是由于其较宽的本征带隙(3.2 eV),TiO2只能对紫外光(<388 nm)具有光响应能力,极大地限制了其在光探测方面的应用范围。目前扩宽TiO2光谱响应范围主要包括C/N元素掺杂、构筑异质结构及有机物复合等途径,但这些方法存在着制备过程复杂及稳定性差的问题。

华中科技大学翟天佑教授(通讯作者)和张建兵教授等针对这一问题利用CH3NH3PbI3量子点具备较强吸光能力及较窄带隙本征的光学特性,与TiO2纳米管修饰复合,成功制备了具备紫外-可见宽光谱响应的CH3NH3PbI3/TiO2探测器,700 nm光照条件下,其响应度达到了0.2 A/W。相比于纳米线,纳米管结构具有更大的比表面积,进而能够实现更大的量子点接触面积。CH3NH3PbI3 量子点与TiO2纳米管分别属于P型和n型半导体,而且具有互补的带隙,二者在界面处形成II-型P-N结。可见光照射下,TiO2表面的MAPbI3量子点被激发,在内建电场的作用下光生电子传输到TiO2中,形成了光电流。修饰CH3NH3PbI3量子点之后,TiO2纳米管对可见光的响应度得到了3个数量级的提升,并且其在可见光的响应性能也得到了保持。

CH3NH3PbI3/TiO2量子点异质结构的构筑方法,为探索及开发优异性能、宽光谱光探测器提供了新途径。相关结果发表在Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.201703115)上。

Speak Your Mind

*