Small:高质量钙钛矿薄膜的增强气相法制备及柔性无过滤器彩色成像应用

光电探测器是一种将光信号输出为电信号的光电器件,其在大到国防安全、小到日常生活都有着广泛的应用,如光电通信、自动驾驶、环境监测、彩色成像等。近年来,金属卤化物钙钛矿材料因其对整个可见光区大的吸收系数、带隙可调节、较长的载流子扩散长度与寿命、容易制备等特点而被广泛应用于光电领域,包括太阳能电池、发光二极管、激光器、光电探测器等。然而,单一钙钛矿材料光电探测器只能实现对光信号的强度探测,无法实现对颜色的识别。为了达到颜色感知的目的,钙钛矿材料的图案化势在必行。目前报道的图案化钙钛矿材料阵列多采用光刻等溶液方法,过程比较复杂繁琐。气相法也可用于制备图案化的钙钛矿材料,但是该方法制备出的薄膜光电性能一般较弱,限制了其在彩色成像领域的应用。

深圳大学赵辰阳团队与复旦大学的吴小晗团队合作,利用气相热蒸镀法在质子化3-氨丙基三乙氧基硅烷单分子层处理的基底上制备出了高质量的钙钛矿薄膜。研究表明,相比于未处理基底上的钙钛矿薄膜,该薄膜具有更少的晶界缺陷、更大的晶粒尺寸、更强的光吸收效率、更长的荧光量子寿命等优点。基于该薄膜的光电探测器表现出了优异的光响应特性、长时间环境稳定性和机械柔性。通过该方法制备出了三种具有不同卤素组分的图案化钙钛矿薄膜阵列,实现了对红、绿、蓝三种颜色的识别以及彩色成像。因此,该研究工作成功验证了高性能、多组分图案化钙钛矿材料用于柔性无过滤器彩色成像传感器的可行性,揭示了其在其它光电领域的应用前景,如高光谱成像等。论文的通讯作者为深圳大学化学与环境工程学院赵辰阳和复旦大学微电子学院吴小晗副研究员,深圳大学陈彦涛博士为论文的第一作者。

论文信息:

Flexible and Filter-Free Color-Imaging Sensors with Multicomponent Perovskites Deposited Using Enhanced Vapor Technology 

Yantao Chen, Chenyang Zhao*, Tingting Zhang, Xiaohan Wu*, Wenjing Zhang, Shi-Jin Ding

Small

DOI: 10.1002/smll.202007543

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202007543