Advanced Functional Materials:基于光电化学光探测器中的光电压竞争动力学调制实现波长可分辨光探测

多波段可分辨的光探测器在彩色成像、便携式光谱仪、光控逻辑电路等领域有着广泛的应用前景,但是现有的光探测器大多难以区分不同波段的入射光,限制了其更加广泛的应用。基于此,研究人员通过构建具有双光电极的光电化学光探测器,利用两个半导体电极之间的光电压竞争动力学过程,成功实现了波长可分辨光探测功能。该器件结构有望为未来多功能光传感系统的构建提供新的研究思路和启发。

通过和物质之间复杂的相互作用,光经常被用作一种重要的信息传输媒介。为了接收光所携带的信息,光电探测器在现代社会当中已经有着广泛的应用。然而和生物视觉系统相比,现有的光探测器大多难以区分不同波段的入射光。为了实现多波段分辨探测,往往需要多个探测器联用,或增加滤光片等附件,但这通常会使探测系统的成本更加高昂以及结构更加复杂。因此,设计具有波长分辨探测功能的光探测器对于未来复杂光电系统的构建具有十分重要的意义。该研究团队提出了独特的双光电极光电化学光探测器结构,基于两个半导体电极之间的光电压竞争动力学过程,器件在不同光照下会给出不同极性的光电压,进而展现出不同极性的光电流响应,最终实现不同波长的分辨探测。为了验证上述器件结构的可行性,研究人员使用n-AlGaN和n-GaN纳米线作为两个光电极来组装器件,制备的探测器在254nm和365nm下分别展现出正电流和负电流,成功实现了自供能的波长分辨探测。此外,利用独特的对电极修饰策略,通过在n-AlGaN纳米线上负载金属Pt纳米颗粒,加快了n-AlGaN上的反应速率,最终实现了器件光探测性能的进一步提升。本文中所提出的具有波长可分辨探测功能的光电化学光探测器对未来复杂光电传感应用具有重要的启发意义。

论文信息:

Photovoltage-Competing Dynamics in Photoelectrochemical Devices: Achieving Self-Powered Spectrally Distinctive Photodetection.

Xin Liu, Danhao Wang, Yang Kang, Shi Fang, Huabin Yu, Haochen Zhang, Muhammad Hunain Memon, Jr-Hau He, Boon S. Ooi, Haiding Sun*, Shibing Long

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202104515

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202104515