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wanbetx手机官方网站:王浩教授团队在钙钛矿光电探测器领域取得重要进展

作者:   编辑:鲜文涛    来源:物电学院 微电子学院  发布时间:2022/06/15

物电学院、微电子学院王浩教授团队日前在钙钛矿纳米线光电探测器领域研究获得重要进展,研究成果“Ultrasensitive, flexible perovskite nanowire photodetectors with long-term stability exceeding 5000 h”近日发表在“中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊《InfoMat》(中科院1区Top期刊,IF:25.405)。论文在线发表后,得到Mat+、Materials Views等学术媒体转载报道。博士生吴定军和硕士生徐永昌为第一作者,王浩教授和东莞理工学院周海教授、华中科技大学翟天佑教授为通讯作者,wanbetx手机官方网站为第一单位。

光电探测器广泛应用于光通信、人工智能、生物传感等领域,是未来万物互联和智能社会的重要基础之一。钙钛矿纳米线是极具潜力的下一代光电探测材料与器件,而缺陷导致的长期稳定性差是阻碍其商业化应用的最大挑战。为解决这一难题,王浩教授团队将1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)离子液体作为添加剂加入到甲胺三碘化铅(MAPbI3)纳米线中,不仅有效钝化和减少了缺陷,抑制了MAPbI3的降解,还促使纳米通道形成,实现了电荷快速转移,获得超稳定与超灵敏的光电探测器。未封装的器件暴露于空气中(35±5%湿度)超过5000小时无任何性能衰减,是迄今为止报道的最稳定的钙钛矿纳米线光电探测器。

随着智能柔性电子产业发展,对柔性可穿戴光电子器件的需求日益迫切。研究人员在PET衬底上制备了含有BMIMBF4添加剂的柔性MAPbI3纳米线光电探测器,器件的线性检测范围、探测度和噪声等效功率分别达到了140 dB、4.8×1012 Jones和5.9×10-15 W Hz-1/2,是已报道的最灵敏的柔性钙钛矿光电探测器之一。同时,该柔性器件具有良好的机械稳定性,在经过3000次循环弯曲后仍能保持86%的初始性能。

图1. 柔性MAPbI3纳米线光电探测器的光电性能与机械稳定性。

在相同条件下,对同一图案进行漫反射成像,与商用硅光电二极管S2386相比,柔性器件呈现出更清晰且轮廓分明的漫反射图像。本研究为提高钙钛矿纳米线光电探测器的长期稳定性提供了一种新的思路,将有效促进其商业化应用。

图2. (A)漫反射成像系统示意图;(B)柔性MAPbI3纳米线光电探测器检测到的“wanbetx手机官方网站校徽缝合轮廓”漫反射图像;(C\D) 商用硅光电二极管S2386以及柔性MAPbI3纳米线光电探测器检测到的“蝴蝶轮廓”漫反射图像。

王浩教授团队是国际上最早从事钙钛矿光电探测器研究的小组之一,先后创制了垂直结构的自驱动无机钙钛矿纳米线探测器,提出了全无机钙钛矿多晶薄膜的限域生长策略,揭示了量子隧穿效应调控界面电荷传输的微观机理,发明了钙钛矿发光与探测集成器件及其可见光通信系统等,累计在该领域获授权美国发明专利1项、授权中国发明专利12项,为相关成果转化奠定了基础。同时,团队科研反哺人才培养成效显著,培养的多位学生入选国家级人才项目,获国际奖励。上述研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划课题、武汉市应用基础研究项目资助。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/inf2.12320

(审稿:柳菁)


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