基于各向异性半导体的偏振敏感光电探测器在天文学、遥感和偏振分复用等特殊应用中具有广泛的优势。对于偏振敏感光电探测器的活性层，最近的研究主要集中在二维(2D)有机-无机杂化钙钛矿，其中无机板和有机间隔层交替排列成平行层状结构。与无机二维材料相比，重要的是，杂化钙钛矿的可溶性使其以低成本获得大晶体成为可能，为将晶体面外各向异性纳入偏振敏感光检测提供了令人兴奋的机会。然而，由于材料结构的吸收各向异性的限制，这种器件的偏振灵敏度仍然很低。因此，迫切需要一种新的策略来设计具有大各向异性的二维杂化钙钛矿用于偏振敏感的光检测。
异质结构为解决这一挑战提供了线索。一方面，异质结构的构建可以提高复合材料的光学吸收和自由载流子密度。另一方面，异质结处的内建电场可以使光生电子-空穴对在空间上分离，显著降低了复合率，进一步提高了偏光敏感光电探测器的灵敏度。因此，构建各向异性二维杂化钙钛矿单晶异质结构可以实现高极化灵敏度的器件。
在北京《国家科学评论》上发表的一篇新的研究文章中，中国科学院福建物质结构研究所的科学家们创造了一种2D/3D异质结构晶体，将2D杂化钙钛矿与其3D对应物结合起来并实现了超高性能的偏振敏感光检测。不同于以往的工作，基于异质结构晶体的器件故意利用二维钙钛矿的各向异性和异质结构的内置电场，允许首次展示不需要外部能量供应的基于钙钛矿异质结构的偏振敏感光电探测器。值得注意的是，该器件的极化灵敏度超过了所有报道的基于钙钛矿的器件并且可以与传统的无机异质结构光电探测器竞争。进一步的研究表明，异质结处形成的内建电场可以有效地分离这些光致激子，降低它们的复合率，从而提高由此产生的偏振敏感光电探测器的性能。
“基于单晶2D/3D混合钙钛矿异质结构的自驱动偏振敏感光电探测器成功实现了高偏振灵敏度，该异质结构是通过一种精细的溶液方法生长的，”作者声称，“这项创新研究拓宽了可用于高性能偏振敏感光电探测器的材料选择，相应地，也拓宽了设计策略。”
近年来，作为光电器件（如太阳能电池、发光二极管和激光器等）用新型半导体材料，三维铅卤钙钛矿因具有优异的光电子性能被广泛研究。然而，三维钙钛矿存在的铅毒性以及稳定性差等问题严重阻碍了其商业化应用。低维钙钛矿材料由于其优异的光电性能以及稳定性，在光电应用领域引起了广泛的关注。除了用于光伏和发光二极管以外，低维钙钛矿已成为未来光电探测器有前途的候选者。近日，中国科学院上海光学精密机械研究所杜鹃研究员、重庆邮电大学唐孝生教授在《发光学报》发表了题为“低维钙钛矿光电探测器研究进展”的综述文章。
该综述以提升光电探测器的稳定性及光响应性能为出发点，系统地综述了新型低维钙钛矿光电探测器的最新研究进展，对低维钙钛矿结构、光电探测器种类及性能参数进行了简要介绍，并对低维钙钛矿在光电探测器应用中面临的问题进行了总结，也对该研究领域未来的发展方向进行了讨论。
1 引言
光电探测器可以将入射光（紫外光、可见光或红外线等）转换为电信号，这对各种工业和科学应用至关重要，包括成像、光通信、环境监测和生物传感。半导体材料是光电探测器的重要组成部分，到目前为止，诸多半导体材料已经被用于光电探测器，包括硅、碳纳米管、III-V化合物、量子点等，并在改善光探测性能和器件结构设计方面取得了令人瞩目的进展。然而，基于这些材料的光电探测器通常需要昂贵的、严格的工艺和 *** 作条件，从而阻碍了其商业化应用。因此，寻找成本更加低廉、工艺更加简单的候选材料，进一步提高光电探测器的性能，降低成本，简化制作过程，具有重要意义。
三维金属卤化物钙钛矿材料独特的晶体结构使其拥有众多奇特的化学和物理性质，并且基于三维钙钛矿材料的光电器件表现出优异的性能，制造成本低廉。然而，三维钙钛矿材料在高温、高湿度以及光照条件下容易受到破坏，所以长期稳定性差以及铅毒性是阻碍其走向实际应用的两个主要因素。为了克服这些问题，研究人员引入新型低维钙钛矿材料（如图1），针对不同的器件配置将其加入活性层中，得到了与三维钙钛矿相媲美的性能并表现出显著增强的温湿稳定性。
欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出
微信扫一扫
支付宝扫一扫
评论列表（0条）