偏振光电探测在近场成像、遥感、光学开关、高分辨探测和通信等领域有着广阔的应用前景。近年来,二维有机无机杂化钙钛矿材料,因其独特的结构各向异性和优异的半导体性能,在偏振光电探测方面展现出巨大的潜力。然而受其光学各项异性的限制,在二维有机无机杂化钙钛矿材料中实现高偏振特性的光探测仍然是一个巨大的挑战。


罗军华团队首次将一新型钙钛矿应用于偏振光电探测的研究


在国家自然科学基金重点项目、国家杰出青年基金、中科院基础前沿0-1原始创新项目和中科院战略性先导专项等项目资助下,中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室“无机光电功能晶体材料”罗军华研究员团队通过发展了一种“异质结构筑”策略,设计并生长了一类新型的二维/三维杂化钙钛矿异质结晶体(4-AMP)(MA)2Pb3Br10/MAPbBr3 (MA = 甲胺; 4-AMP = 4-氨甲基哌啶),并首次将这一材料体系应用于偏振光电探测的研究。


罗军华团队首次将一新型钙钛矿应用于偏振光电探测的研究

2D/3D杂化半导体异质结实现高偏振比光探测


研究发现,由于(4-AMP)(MA)2Pb3Br10与MAPbBr3两相间的电荷转移,在异质结晶体界面处产生了强内建电场。在此内建电场的驱动下,该异质结晶体表现出高效偏振光电探测性能,其偏振比高达~17。此偏振比远远超过了依赖结构各项异性的二维纯相无机有机杂化钙钛矿材料(~2)。异质结的内建电场可抑制载流子的复合,为载流子分离/传输提供了有效的驱动力,是获得高偏振灵敏度的主要原因。同时,该单晶异质结偏振光电探测器还具有大的光暗电流开关比(~105)和高探测率(~1010)。


上述结果说明,该异质结构筑策略取得了1+1>2的效果,为设计高偏振特性的光电探测材料开辟了新途径,同时进一步拓展了无机有机杂化铁电材料在智能光电器件中的应用,相关研究成果发表在《国家科学评论》上,文章第一作者为国科大博士研究生张馨元。


文章来源: 福建物构所

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