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科研进展

低维能量转换材料与器件课题组在二维钙钛矿紫外光电探测器研究方面取得新进展

添加时间:2022-08-20 08:20:34  浏览次数:

  近日,低维能量转换材料与器件课题组在二维钙钛矿紫外光电探测器研究方面取得进展,相关结果“2D Ruddlesden-Popper Perovskite Ferroelectric film for High-Performance, Self-Powered and Ultra-stable UV Photodetector boosted by Ferro-pyro-phototronic Effect and Surface Passivation”在线发表在国际主流期刊《Nano Energy》(DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107714)。郭林娟博士、硕士研究生齐雅倩为论文共同第一作者,闫国英副教授、王淑芳教授和中国科学院北京纳米能源与系统研究所潘曹峰研究员为共同通讯作者。

 与三维钙钛矿相比,二维Ruddlesden-Popper(RP型)钙钛矿在光电领域引起了极大的关注。然而,大多数报道的基于钙钛矿铁电自供电光电探测器是由块状单晶而不是钙钛矿薄膜构筑的。虽然钙钛矿薄膜具有更好的再现性、制备灵活性和较短的制备时间,但是二维钙钛矿多晶薄膜表面和晶界处的缺陷部位使其易受水蒸气侵蚀从而发生性能衰减。作者通过离子液体辅助一步加热旋涂法,通过调控前驱体成分,成功获得了高结晶质量的二维RP钙钛矿铁电薄膜。随后,通过与4-氟-苯基乙胺碘化物(4-FPEAI)原位反应,对二维钙钛矿薄膜进行钝化处理,一方面显著减少了缺陷位点,同时使钙钛矿薄膜具有优异的疏水性。其次,将制备的二维钙钛矿铁电薄膜构筑成基于异质结的自供电光电探测器。基于铁电-热释电-光电子学效应,该自供电光电探测器在360 nm处表现出良好的光电性能,暗电流小于1× 10-12 A,峰值响应度超过1 A W-1,探测率为1.5 × 1014 Jones,响应/恢复速度快。相比仅基于光伏效应光电流的光响应,性能提高了67.8倍。此外,光电探测器在湿度环境和热处理过程中均具有较高的稳定性。

 

 以上工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北省教育厅青年拔尖人才计划项目和河北大学高层次引进人才项目资助。

 

 论文链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107714

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