NML研究文章 | 高灵敏快速FAPbBr3微米晶光探测器

【引言】

FAPbX₃钙钛矿材料具有良好的热稳定性和优异的载流子输运特性，性能优于传统的CH₃NH₃-PbX₃(MAPbX₃) 钙钛矿光电材料。然而，基于FAPbX₃的原型器件目前还未见报道。

本文亮点

1 氟代甲脒三卤化铅（FAPbBr₃）钙钛矿微米晶有利于提高光探测器中的载流子输运。

2 本工作合成的FAPbBr₃具有良好的光响应性、外量子效率和探测灵敏度。

3 FAPbBr₃光探测器的双光子性能优于文献报道的MAPbBr₃光探测器性能。

内容简介

FAPbX₃钙钛矿材料具有良好的热稳定性和优异的载流子输运特性，性能优于传统的CH₃NH₃-PbX₃(MAPbX₃) 钙钛矿光电材料。然而，基于FAPbX₃的原型器件目前还未见报道。中科院大连物化研究院邓伟侨和西南大学何荣幸等人制备了基于FAPbX₃钙钛矿微米晶的光探测器件，该器件的光响应率达到4000 A/W，比文献报道的FA钙钛矿光探测器高2个数量级。单光子激发下外量子效率高达10⁶%，对应的光探测灵敏度为10¹⁴ Jones。FAPbX₃光探测器件在800-nm激发波长、双光子吸收条件下下的光响应率达到0.07 A/W，比同条件下MAPbBr₃光探测器高4个数量级。此外，FAPbX₃光探测器的响应时间低于1 s。该研究说明FAPbX₃是一种非常优异的快速灵敏光探测器光电材料，为进一步的研发提供了原型器件和相关数据。

图文导读

1 FAPbBr₃的结构与光电性能

用改进的抗溶剂辅助反相温度结晶法合成FAPbBr₃ MCs。为了便于去除溶剂并形成均匀的结晶膜，将1M前驱体（等摩尔FABr和PbBr₂溶于混合溶剂中）在DMF中稀释三次。

然后加入反溶剂甲苯以获得饱和溶液，将该饱和溶液在80℃下搅拌以加速成核并增加互连晶体的产率。

2 FAPbBr₃光探测器件的光电性能测试

FAPbBr₃MC覆盖了整个有源区域，由于与ITO电极接触而形成肖特基势垒。一旦将电压施加到检测器装置，分别在有源层和电极/钙钛矿界面处发生离子迁移和载流子俘获。这表明FAPbBr₃MC和ITO电极之间的有欧姆接触。阴极收集大量光生空穴，而阳极上的空穴注入活性层，显示出器件的光电导性。3 双光子激发下的器件性能表征