择优取向与金等离子体共增益的全无机钙钛矿光电探测器

随着光电技术的发展,光电探测器已经成为光通讯、生物医疗传感、紫外到红外光探测及预警等军用和民用领域必不可少的利器。而可见光探测(380nm ~ 780nm),是最早用到的探测技术之一。近年来,从太阳能领域刮起的钙钛矿材料研究热潮引起了越来越多的科研人员的注意,这类钙钛矿材料具有优异的光电性能,例如量子效率高,光吸收系数大,载流子迁移距离长等,再加上其可溶液加工性,波长可调谐,无不展现出了钙钛矿在光电探测器中巨大的应用前景。然而利用常规溶液法制备的钙钛矿薄膜不够致密,对探测器中载流子的输运设置了屏障;另一方面,采用简单叉指电极若要提高器件性能,则要通过减小叉指电极间距以及改善材料本身的光电性能,这都将大大提高器件制备的难度。上述问题应该如何解决呢?

南京理工大学曾海波课题组最近发现采用择优取向和等离子增强效应相结合的方法,能够极大地提高光电探测器的性能。他们利用离心成膜的方法提高钙钛矿薄膜的致密度,并引入了一层金纳米颗粒,利用金等离子体来增加探测器对入射光的有效吸收,两者结合,使得探测器的明暗电流比值高达106。实验表明,仅利用离心成膜,就能够把光电流从0.67μA提升到2.77μA。而利用金等离子增强效应,光电流可以从245.6μA增长到831.1μA,增强因子高达238%。整个探测器的组装过程工艺简单、性能优异、响应速度快,响应时间在微秒级别。这种改善方法可以广泛地运用于光电晶体管、太阳能电池、发光二极管以及其他光电设备中。

该工作发表于Small 期刊(smll. 201602366)。


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