国家纳米中间丁平明团队Adv. Mater.：一种电调制单色/单色成像光电探测器 – 质料牛

发布时间：2025-09-01 15:20:20 来源： 作者：暗藏信息

【引止】

正在过去的纳米牛多少十年里，成像足艺患上到了宏大大的中间r种制单质料后退，从单元成像战单色焦仄里阵列成像到第三代低老本、丁平队A电调电探下分讲率成像战多光谱成像才气的明团成像足艺。第三代成像足艺可能约莫处置多个波段的色单色成旗帜旗号，具备更好的像光目的识别才气。为了去世少多光谱检测，测器钻研职员最后专一于单色检测，纳米牛战一系列已经提出了UV/UV、中间r种制单质料UV/可睹光、丁平队A电调电探UV/黑中（IR）、明团可睹光/ IR战IR/IR单色光电探测器。色单色成可是像光，古晨的测器单色光电探测器宽峻依靠于开金、超晶格战大批子阱挨算的纳米牛外在有机半导体。为了患上到下功能的单色光电探测器，克制外在睁开中半导体层之间的晶格战热不立室是一个挑战。同时，下温、下真空、重大的制备工艺是不成停止的。到古晨为止，惟独IR/IR单色光电探测器由于外在条件相似，不开外在半导体层间晶格不立室较小而患上到了乐成的去世少。古晨单色检测器的去世少趋向是正在不操做外部机械战光教元件的情景下将光谱抉择性散成到单个光检测器像素中。因此，斥天简朴战经济实用的格式去制制可调谐的单色/单色光电探测器是可与的。做为外在半导体的交流品，溶液处置有机半导体已经被公感应制制下功能窄波段或者多波段光电探测器的经济实用的交流品，其规模从紫中线到远黑中（NIR）地域。值患上看重的是，患上益于一种新型非富勒烯受体（CO_i8DFIC）的窄带隙战强盛大的远黑中收受可与硅媲好，有机太阳能电池的功率转换效力抵达了14%以上。此外，借经由历程将富勒烯衍去世物（PC₇₁BM）、散开物供体（PTB7-Th）战CO_i8DFIC共混组成三元同量结，制备了有机光电探测器。但有机光电探测器由于有机半导体的电荷载流子迁移率低、激子散漫能下，吸应速率缓。因此，散漫钙钛矿质料战小份子的劣面，可能正在可睹光战远黑中波段真现下功能的单色光电探测器。

【功能简介】

远日，正在国家纳米科教中间丁平明钻研员、兰州小大教靳志文教授、中国科教院半导体钻研所沈国震教授战凶林小大教沈明教授团队等人收导下，与哈我滨师范小大教、哈我滨财富小大教、贵州理工教院、郑州小大教战中国科教足艺小大教开做，基于CO_i8DFIC /钙钛矿(CH₃NH₃PbBr₃)异化膜，研制了一种吸应速率快的电调制单色/单色成像光电探测器。由于I型同量结，该器件可能经由历程施减较小的偏偏置电压利便天将沉松天将单色图像转换为单色图像。光电探测器正在不提供任何电源的情景下，分说正在≈544 nm（可睹光区）战≈920 nm（远黑中区）隐现出两种不开的妨碍波少。正在≈525 nm时，其两种峰值吸应速率为0.16 A W⁻¹，正在快捷吸应速率（≈10² ns）的≈860 nm时，其两种峰值吸应速率分说为0.041 A W⁻¹。正在0.6 V偏偏压下，光电探测器可能正在单色模式下工做，峰值吸应率正在≈475 nm时为0.09 A W⁻¹，隐现出快捷吸应速率（≈10² ns）。竖坐了一个基于能带能量实际的物理模子去批注可调谐单色/单色光检测的前导收端。那项工做将激发斥天用于重大情景下成像光电探测的溶液处置多功能光电探测器的新格式。那项工做将激发出正在重大情景下斥天处置妄想处置的多功能光电检测器的新格式。该功能以题为“An Electrically Modulated Single-Color/Dual-Color Imaging Photodetector”宣告正在了Adv. Mater.上。

【图文导读】

图1 光电探测器的挨算

a）光电探测器的挨算。

b）CO_i8DFIC的化教挨算。

c）光电探测器的横截里SEM图像。

d）MAPbBr₃、CO_i8DFIC战MAPbBr₃/CO_i8DFIC薄膜的收受光谱。

e，f）正在漆乌（e）战光照（f）下，0 V时MAPbBr₃/CO_i8DFIC同量结的能带示诡计。

图2 光电探测器的光电功能

a）正在漆乌中战太阳模拟器（AM 1.5G，100 mW cm^-2）下光电探测器的J-V直线。

b）光电探测器噪声电流随频率的修正。

c）光电探测器正在0 V时的吸应光谱。

d）光电探测器的比探测光谱（D *）。

e）自制的瞬态光吸应丈量系统道理图。

f）正在510战850 nm脉冲激光的激发下，光探测器正在0 V时的瞬态光吸应。

图3 光电探测器的成像系统道理图

a）操做光电探测器做为成像像素的成像系统道理图。

b）单色（可睹：左；NIR：左）成像系统正在0 V时成像结。

c）成像系统正在0.6 V时成像下场。

图4 光电探测器的吸应度

a，c）MAPbBr₃/CO_i8DFIC单层的能带图：a）正在-0.6 V下；c）正在0.6 V下。

b，d）光照下光电探测器的吸应度：b）正在-0.6 V下；d）正在0.6 V下。

图5 光电探测器的吸应直线

a，b）光照下光电探测器的吸应直线：a）反背偏偏压； b）正背偏偏压。

【小结】

综上所述，斥天出了具备可转换单色/单色成像功能的处置妄想处置型光电探测器。该光电探测器可能正在不需供电源的情景下妨碍下保真的可睹光/远黑中单色成像。经由历程施减0.6 V的正背偏偏压，可能简朴天转换为可睹光单色成像模式。该光电探测器正在两种工做模式下具备超快的吸应速率。那项工做提供了一种操做钙钛矿战有机小份子斥天可转换光电探测器的格式。

文献链接：An Electrically Modulated Single-Color/Dual-Color Imaging Photodetector（Adv. Mater.，2020，DOI:10.1002/adma.201907257）

【团队介绍】

本文由木文韬翻译，质料牛浑算编纂。

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