Advanced Optical Materials:基于二维钙钛矿的无滤波偏振敏感的窄带光电探测器

近年来,二维钙钛矿材料因其层状结构、天然的量子阱结构、较大的激子结合能,以及与三维钙钛矿相比,更良好的环境稳定性,受到了人们的广泛关注,在光电器件领域具有极大的应用前景与价值。

华中科技大学光学与电子信息学院李德慧课题组基于二维钙钛矿材料(iso-BA)2PbI4制作出结构简单、成本低、体积小的无滤波偏振敏感的窄带光电探测器。此光电探测器只会对很窄的一段波段的光产生显著响应,而且能够同时感知光的偏振态。传统方式上要同时实现光的偏振探测与窄带探测需要利用昂贵的滤光片与偏振片组合起来形成的体积相对大的测试系统。为了降低成本、简化光学系统,该课题组提出了一种高性能的偏振敏感的窄带光电探测器。在入射光以45°入射角辐照在该探测器上时,它在552 nm处出现一个明显的光电响应峰,且半高宽仅为20 nm,在峰值波长处的线性二色性比值为1.56。该光电探测器在光垂直辐照时,峰值波长处具有高达120%的外量子效率和1.23×1010 Jones的比探测率。且在一定角度范围内,通过改变入射角的大小可以调节响应电流线性二色性的比值,与此同时,探测器各项性能仍保证优良。这种高性能的偏振敏感的窄带探测可以归因于(iso-BA)2PbI4晶体在垂直于晶面的方向上具有较大的光学各向异性、晶体带隙以下的自陷态的辅助吸收增强窄带电荷收集以及采用斜入射的结构对钙钛矿晶面内方向上光生载流子进行收集,使得器件具备窄带偏振探测功能的同时,保证其具有优异的性能。

研究者相信,此项研究不仅提出了一种结构简单且性能优良的基于二维钙钛矿晶体实现无滤波偏振敏感的窄带光电探测器,也指出了一种能够通过改变斜入射角的角度来有效调整光响应各向异性大小的新思路。相关论文在线发表在Advanced Optical Materials (DOI:10.1002/adom.201900988)上。