Industrielle Fertigung
Industrielles Internet der Dinge | Industrielle Materialien | Gerätewartung und Reparatur | Industrielle Programmierung |
home  MfgRobots >> Industrielle Fertigung >  >> Industrial materials >> Nanomaterialien

Vollperowskit-Photodetektor mit schneller Reaktion

Zusammenfassung

Perowskite haben aufgrund ihrer hervorragenden physikalischen Eigenschaften und ihres einfachen Herstellungsverfahrens große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Hier haben wir einen verbesserten Photodetektor demonstriert, der auf einem organisch-anorganischen Hybrid-Perowskit CH3 . basiert, das in Lösung verarbeitet wird NH3 PbI3−x Clx Schicht dekoriert mit CsPbBr3 Perowskit-Quantenpunkte. Die CH3 NH3 PbI3−x Clx -CsPbBr3 Photodetektor wurde in einem sichtbaren Lichtbereich betrieben, der eine hohe Ansprechempfindlichkeit (R =0,39 A/W), Erkennungsvermögen (D* =5,43 × 10 9 Jones), Trägermobilität (μ p =172 cm 2 V −1 s −1 und μ n =216 cm 2 V −1 s −1 ) und schnelle Reaktion (Anstiegszeit 121 µs und Abfallzeit 107 µs). Die CH3 NH3 PbI3−x Clx -CsPbBr3 Heterostruktur wird voraussichtlich umfassende Anwendungen in zukünftigen photoelektronischen Hochleistungsgeräten finden.

Hintergrund

Photodetektoren (PDs), die das optische Signal in elektrische Informationen umwandeln, sind in vielen Bereichen eines der wichtigsten Halbleiterbauelemente wie optische Bildsensoren, Umweltüberwachung, Elektrokommunikation und Fernerkundungstechnologie usw. [1,2,3,4 ]. Drei Arten von Vorrichtungen, d. h. Fotodioden, Fotoleiter und Foto-FETs (Feldeffekttransistoren), werden gewöhnlich verwendet, um optische Signale zu detektieren. Insbesondere Photo-FETs gelten aufgrund ihrer Fähigkeit, eine hohe Verstärkung und einen niedrigen Dunkelstrom im Vergleich zu Photodioden und Photoleitern auszugleichen, als vielversprechende Architektur für Photodetektoren.

Die Photo-FETs wurden von vielen Gruppen ausgiebig erforscht [5,6,7,8,9,10,11]. Um einen niedrigen Dunkelstrom zu erreichen, ist im Allgemeinen eine dünne aktive Schicht günstig, die als Verarmungsschicht dient und leicht durch ein von einer Gate-Elektrode angelegtes elektrisches Feld abgestimmt werden kann. Je dünner jedoch die Dicke der aktiven Schicht ist, desto geringer ist der optische Absorptionsgrad, was zu einer geringen Empfindlichkeit führt. Die Materialien zur Bildung einer aktiven Schicht von Photo-FETs sollten daher einen hohen photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad (PECE) aufweisen. Verschiedene Materialien, wie Quantenpunkte (QDs) [12], Kohlenstoffnanoröhren [13], Graphen [14], Übergangsmetalldichalkogenide (TMDCs) [15], schwarzer Phosphor [16], organische Moleküle [17] etc. , wurden als aktive Schichten für eine hohe optische Leistung von Photo-FETs verwendet. Bis jetzt wurde Halogenidperowskit aufgrund seiner hohen optischen Absorption, Umwandlungseffizienz und leicht herstellbaren Methode weit verbreitet als photoaktive Materialien für die Entwicklung optoelektronischer Hochleistungsvorrichtungen verwendet. Kürzlich fand der Halogenid-Perowskit auch Anwendung in Hochleistungs-Photo-FETs [18,19,20,21,22,23,24,25,26,27].

Jedoch kann die Lichtabsorption selbst bei einem Material mit hohem PECE (wie organischer/anorganischer Hybridperowskit), das als Verarmungsschicht verwendet wird, die praktischen Anwendungen von Photo-FETs für eine effiziente Gate-Steuerung nicht erfüllen. Um das Problem anzugehen, d. h. eine hohe Verstärkung mit niedrigem Dunkelstrom zu erreichen, wurden viele Lösungen entwickelt, wie zum Beispiel mit hochabsorbierenden Materialien und Edelmetall-Nanopartikeln zur plasmonischen Verstärkung dotiert. Unter diesen ist die Architektur mit einer auf der aktiven Schicht hergestellten Farbstoff-Sensibilisatorschicht eine vielversprechende Lösung. Diese Architektur kann die Absorption (im Sensibilisator) und den Ladungstransport (im Kanal) entkoppeln und ermöglicht den Betrieb der dünnen Kanalschicht in voller Verarmung mit hoher optischer Absorption. Dementsprechend ist ein stark absorbierender Halbleiter ein günstiger Sensibilisator, um die Hochleistungs-Photo-FETs herzustellen. Die QDs wie PbSe [28], PbS [29] und CdSe [30] haben aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften (hohe Quantenausbeute, größenempfindliches Absorptionsspektrum usw.) viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen und wurden in eine Vielzahl von optoelektronischen Hochleistungsgeräten.

Vor kurzem wurde eine neue Klasse von QDs, d. h. Perowskit-QDs, erfolgreich entwickelt und in verschiedenen Bereichen wie Solarzellen [31], LEDs [32] und Einzelphotonenemittern [33] eingesetzt. Unter Berücksichtigung der Anforderungen von Photodetektoren, Perowskit-QDs, d. h. CsPbX3 (X =Cl, Br, I) ist ebenfalls ein geeigneter Sensibilisator, um die Lichtabsorption zu erhöhen. Wie bereits erwähnt, haben sich organisch-anorganische Hybrid-Perowskitmaterialien als vielversprechende Lösung für Hochleistungs-Photo-FETs erwiesen. Angesichts der Gütezahl des anorganischen Perowskit-Quantenpunktes erwarten wir das reine Perowskit-Bauelement, das aus lösungsverarbeitetem CH3 . besteht NH3 PbI3−x Clx Verarmungsschicht und CsPbBr3 Die Sensibilisatorschicht von QDs wird hervorragende Leistungen in Bezug auf Ansprechempfindlichkeit und Detektivität aufweisen. Unseres Wissens wurde dieser zusammengesetzte Perowskit-Photo-FET noch nicht vollständig erforscht.

In diesem Artikel, CH3 NH3 PbI3-x Clx Perowskit-CsPbBr3 QDs Hybrid-Photodetektor (CCPD) wird mit einer Lösungsverarbeitungsstrategie hergestellt. Der hergestellte Photodetektor weist ein breites Spektrum von 400 bis 800  nm, hohe Ansprechempfindlichkeit (0,39 A/W), Detektivität (5,43 × 10 9 Jones), Trägermobilität (μ p =172 cm 2 V −1 s −1 und μ n =216 cm 2 V −1 s −1 ), schnelle Reaktion (Anstiegszeit 121 µs und Abfallzeit 107 µs) und gute Reproduzierbarkeit. Lösungsbasiertes CH3 NH3 PbI3−x Clx -CsPbBr3 Heterostrukturen ebnen den Weg für optoelektronische Hochleistungsbauteile im Bereich des UV-sichtbaren Lichts.

Materialien und Methoden

Geräteherstellung

Zuerst wird auf dem Substrat ein handelsüblicher Siliziumwafer (n + Si) mit einem 300 nm dicken SiO2 Schicht (Suzhou Crystal Silicon Electronic &Technology Co., Ltd), aktive Schicht (organisch-anorganischer Hybrid-Perowskit CH3 NH3 PbI3−x Clx ) wurde durch Schleuderbeschichtung abgeschieden, gefolgt von 90 min Nachtempern, um den Film zu harzen. Anschließend wird die sensibilisierte Schicht CsPbBr3 QDs, wurde Schicht für Schicht dreimal bei 1500 U/min aufgeschleudert und nach jedem Schleuderbeschichten bei 60° und 15 Minuten auf einer Heizplatte getrocknet. Die Source- und Drain-Elektroden wurden durch eine ausgeklügelte Lochmaske mit einer Kanallänge (L ) von 0,1 mm und einer Kanalbreite (W ) von 2,5 mm.

Materialien

N ,N -Dimethylformamid (DMF, 99,5%), Ölsäure (OA, 90%), 1-Octadecen (ODE, 90%), Oleylamin (OLA, 90%), PbCl2 (99,99%), PbBr2 (AR, 99,0%) und CH3 NH3 Ich (98,0%) wurde von Aladdin gekauft.

Details zur Synthese von CH3 NH3 PbI3−x Clx Perowskit, Herstellung von CsPbBr3 QDs und das Instrumentenmodell werden in Zusätzliche Datei 1 platziert.

Ergebnisse und Diskussion

Wie in 1a gezeigt, bestehen die Photodetektoren aus einer Gate-Elektrode, einem Siliziumwafer (n + Si) mit einem 300 nm dicken SiO2 Schicht (Kapazität C Ochse von 11,5 nFcm −2 ), aktive Schicht (organisch-anorganischer Hybrid-Perowskit-Dünnfilm, hergestellt durch einstufige Schleuderbeschichtungslösung), dekorierte Schicht (CsPbBr3 QDs) und Source- und Drain-Elektroden (thermisch durch Masken verdampft). Abbildung 1 b beschreibt das Rasterelektronenmikroskopie(REM)-Querschnittsbild des Geräts. Die Dicke von SiO2 Die dielektrische Schicht ist 300 nm, CH3 NH3 PbI3−x Clx Die aktive Perowskitschicht ist etwa 102 nm groß, und das dekorierte CsPbBr3 Der QDs-Schichtfilm ist etwa 97 nm groß. Das Diagramm zeigt deutlich, dass die Schnittstelle zwischen CH3 NH3 PbI3−x Clx Perowskit und CsPbBr3 QDs ist klar und hat keine Zwischenschicht, was optimierte photoelektrische Eigenschaften zeigt. Wie bereits erwähnt, spielt bei Photo-FETs die Dicke des halbleitenden Kanals eine entscheidende Rolle. Erstens ist eine dünnere aktive Schicht erforderlich, um das Verhalten effektiv abzustimmen. Die dünneren Perowskitfilme neigen jedoch dazu, Pinholes zu erzeugen, was zu einer inhomogenen Leitung im Kanal führt. Gleichzeitig bedeutet die dünnere aktive Schicht auch eine geringe Photonenabsorption. Die optimierte Dicke des CH3 NH3 PbI3−x Clx Film in unserem Gerät ist bei etwa 102 nm. Um die Licht-Materie-Wechselwirkung in einem dünneren Perowskit-Bauelement zu verbessern, 97-nm-CsPbBr3 QD-Schicht, optimaler Sensibilisator mit starker Absorption wird hergestellt. TEM-Bild von CsPbBr3 QDs in Fig. 1c zeigt die einheitliche Partikelgröße und Rechteckform. Der Einschub von Fig. 1c zeigt die Spitzen der Röntgenbeugung (XRD). Die Peaks zeigen eine typische kubische Struktur (JCPDS Nr. 54-0752), die mit den TEM-Ergebnissen übereinstimmt. Um die Kristallinität von CH3 . zu untersuchen, NH3 PbI3−x Clx Film, Röntgenbeugungsspektrum (XRD) des Perowskitfilms, der auf einem Glassubstrat synthetisiert wurde, kreidet auf. Abbildung 1d zeigt das XRD-Spektrum, und vier charakteristische Peaks, die bei 14,2 °, 28,6 °, 31,02 ° und 43,38 ° zentriert sind, sind den Ebenen (110), (220), (310) bzw. (330) zugeordnet, was darauf hinweist, dass dass die Halogenid-Perowskitfilme die erwartete orthorhombische Kristallstruktur mit hoher Kristallinität aufweisen, was mit der veröffentlichten Literatur übereinstimmt [34,35,36,37,38].

Gerätestruktur und zugehörige Eigenschaften. a Schema der CCPD. b SEM-Querschnittsaufnahme der Photodetektoren mit einer Skalierung von 500 nm. c TEM-Bild von CsPbBr3 QDs mit einer Skala von 20 nm, der Einschub ist das XRD-Spektrum von CsPbBr3 QDs. d XRD-Spektrum von CH3 NH3 PbI3−x Clx Perowskit-Film. e Optisches Absorptionsspektrum von CH3 NH3 PbI3−x Clx Perowskit (Olivenlinie) und Perowskit dekoriert mit CsPbBr3 QDs (Ursprungslinie) auf einem Glassubstrat

Gemäß Lichtabsorptionskurven des CH3 NH3 PbI3−x Clx Perowskit (blaue Linie) und mit CsPbBr dekorierter Perowskit3 QDs (rosa Linie) wie in Abb. 1e gezeigt, das dekorierte CsPbBr3 QDs können die Absorption im Vergleich zu CH3 . nur in einem engen Bereich (400–500 nm) verbessern NH3 PbI3−x Clx Schicht allein. Darüber hinaus haben wir auch die Bandlücke von QDs gemäß der Tauc-Gleichung [39,40,41,42,43,44] berechnet, wie in Zusatzdatei 1:Abbildung S1 gezeigt. Die Bandlücke beträgt etwa 2,38 eV. Das Photolumineszenz (PL)-Spektrum von QDs ist auch in Zusatzdatei 1 gezeigt:Abbildung S2, die zentrale Wellenlänge von PL ist fast gleich der Absorptionskante.

Als nächstes wurden die elektrischen Eigenschaften der Geräte untersucht. Abbildung 2a beschreibt die I–V Eigenschaften von Photodetektoren mit unterschiedlichen Gatespannungen (0 V, ±0,2 V, ±0,4 V, ±0,6 V, ±0,8 V, ± 1,0 V) im Dunkeln. Bei Detektoren gibt es zwei Zustände gemäß Fig. 2a. Im AUS-Zustand (|V GS | =0), die Spektrallinien sind linear und I DS steigt schnell mit dem Anstieg von V DS , was darauf hinweist, dass sich im Gerät eine Schottky-Barriere bildet. Im EIN-Zustand (|V GS | ≥ 0,4 V) erscheinen die Strom-Spannungs-Kennlinien linear zur Sättigung, wenn die Spannung ansteigt, ähnlich wie bei herkömmlichen FETs. Da die Exzitonen in den Fallenzuständen [45] des Perowskits verbleiben, die nicht in den Photostrom umgewandelt werden können, führt dies zur Sättigung des Photostroms.

Elektrische Eigenschaften des Perowskit-Photodetektors. a Ausgangscharakteristik bei verschiedenen V GS in der Dunkelheit. b Übertragungseigenschaften (I DS gegen V GS ) bei V DS =0,1 V bei Beleuchtung (rote Linie) und im Dunkeln (schwarze Linie). c Transferkurve des Photodetektors als Funktion der negativen Gate-Source-Spannung bei V DS =1 mit unterschiedlichen optischen Brechkräften. d Reaktionsfähigkeit (R ) mit einer Beziehung von Anregungslicht (E e )

Auf das ambipolare Verhalten kann aus den Übertragungseigenschaften (Abb. 2b) bei dunkler und heller Beleuchtung geschlossen werden, d. h. sowohl für negative V GS und V DS , arbeitet das Gerät im Lochverstärkungsmodus und im Gegenteil, das Gerät arbeitet im Elektronenverstärkungsmodus mit sowohl positivem V GS und V DS . Aufgrund des Unterschieds der Elektronenpotentiale neigen Löcher, die von Photoexzitonen, die im Heteroübergang erzeugt werden, getrennt sind, dazu, in der Perowskitschicht zu verbleiben. Durch die Erhöhung der einfallenden Leistungsdichte ist die Übertragungsrate von Löchern höher als die von Elektronen. Die Kurvenverschiebung in Richtung auf positives V GS in Abb. 2b zeigt an, dass der Heteroübergang tendenziell p . ist -Geben Sie dieses Gerät ein. Im linearen Bereich kann die Beziehung zwischen der Feldeffektmobilität und der Gatespannung mit der Gleichung

. extrahiert werden $$ \mu =\frac{L}{V_{DS}{C}_{ox}W}\frac{\partial {I}_{DS}}{\partial {V}_{GS}} $$ (1)

wo L und W sind die Länge bzw. Breite des Kanals und C Ochse ist die Kapazität pro Fläche. Daher kann die Mobilität sowohl für Löcher als auch für Elektronen zu 172 cm 2 . berechnet werden V −1 s −1 und 216 cm 2 V −1 s −1 . Diese ausgewogene Loch- und Elektronenmobilität erklärt weiter das ambipolare Verhalten des Geräts unter Lichtbeleuchtung.

Abbildung 2c und d beschreiben die photoelektrischen Eigenschaften der hergestellten Vorrichtung. Abbildung 2c zeigt die Kurve von Photodetektoren als Funktion der negativen Gate-Source-Spannung bei V DS =− 1 V mit unterschiedlicher optischer Einfallsleistung. Es ist offensichtlich, dass das Gerät n . aufweist -Typ Dopingverhalten. Das eingebaute Feld am Heteroübergang fördert eine stärkere Trennung von Elektron-Loch-Paaren und beschleunigt die Injektion von Löchern in den Perowskitkanal für negative V GS und V DS .

Abbildung 2d zeigt das R des Gerätes mit dem Strahlungsverhältnis (E e ), bei der die Wellenlänge des einfallenden Lichts 405  nm beträgt. Wie zu sehen ist, ist die R nimmt linear mit E ab e bei einer Strahlungsleistung unter 200 mW/cm 2 , während sie bei einer Leistungseinstrahlung von mehr als 200 mW/cm 2 . von der Linearität abweicht .

Um die überlegene Leistung des CCPD zu erkennen. Eine Reihe von Vergleichen ist notwendig. Abbildung 3a zeigt den Vergleich von R über das Gerät mit dem Strahlungsverhältnis (E e ), in dem CH3 NH3 PbI3−x Clx Perowskit-Photodetektor (CPD) und CCPD sind für die reziproke Funktionsanpassung verantwortlich. Die R , als Gütefaktor im Photodetektor, kann aus der Formel von

. berechnet werden $$ R=\frac{I_P}{W\times L\times {E}_e} $$ (2)

Schlüsselparameter der CCPD. a R von CH3 NH3 PbI3−x Clx Perowskitgeräte (blaue Linie) und mit CsPbBr dekorierter Perowskit3 QDs-Geräte (rosa Linie). b D * als Funktion der Beleuchtungsstärke E e . Im Test wurde ein kontinuierlicher 405-nm-Laser verwendet, angelegte Spannung V DS =V GS =1 und Bestrahlungsstärke E e =0, 166, 335, 492, 648 mW/cm 2

wo L ist die Kanallänge (0,1 mm), W ist die Kanalbreite (2,5 mm) und I p ist der Differenzwert zwischen hellem Photostrom und dunklem Photostrom, gemessen bei V DS =1 V in der Ausgangskurve. Das maximale R wird mit 0,39 A/W (in CCPD) berechnet, offensichtlich größer als 0,22 A/W (in CPD). Die erhöhte Reaktionsfähigkeit von CCPD wird dem CsPbBr3 . zugeschrieben QDs-Sensibilisator mit hoher Lichtabsorption und effizienter Ladungsträgerinjektion in die Perowskitschicht.

Detektivität (D* ) ist ein weiterer Schlüsselparameter zur Bewertung der Leistung von Photodetektoren. Basierend auf einem bereits vorhandenen numerischen Ansprechwert wird der D * im Vergleich zur Bestrahlungsstärke (E e ) kann durch die folgende Gleichung geschätzt werden:

$$ {D}^{\ast}=\frac{RA^{\frac{1}{2}}}{{\left(2{eI}_{DS}\right)}^{\frac{1 }{2}}} $$ (3)

Wo R , A , e , und ich DS sind die Ansprechempfindlichkeit, die verfügbare Kanalfläche der Geräte, die Ladung eines Elektrons bzw. der Dunkelstrom. Wie in Abb. 3b gezeigt, ist klar, dass D* von CCPD (5,43 × 10 9 Jones) ist deutlich höher als die von CPD (1,25 × 10 9 .) Jones). Weiterer Beweis für sensibilisiertes Kanalmaterial mit stark absorbierendem CsPbBr3 QDs können die Geräteleistung verbessern.

Andere wichtige Parameter repräsentieren die Leistung des Photodetektors, wie die Rauschäquivalentleistung (NEP ) und die Verstärkung (G ) kann als [46]

. angegeben werden $$ NEP=\frac{A^{\frac{1}{2}}}{D^{\ast }}\kern0.72em G=\frac{h\nu}{e}R $$ (4)

wo R , A , e , und ich DS haben die gleiche Bedeutung wie die vorige. Insbesondere, wenn das maximale R der CCPD beträgt 0,39 A/W, der D* erreicht 5,43 × 10 9 Jones. In diesem Zustand ist die NEP und G dieses Geräts kann mit einem unglaublich hohen Wert von 9,21 × 10 −12 . empfangen werden W/Hz bzw. 1,197.

Die Verantwortung für optische Signale ist ein wichtiger Index für den effizienten Transport und die Sammlung von Trägern. Abbildung 4a zeigt den Drainstrom mit Ein-Aus-Lichtzyklen in einem Zeitintervall von 20 ms und vorgespannten V DS =1 V, V GS =1 V. Wie zu sehen ist, steigt der Strom schnell an, sobald das Licht eingeschaltet wird und verringert sich schnell, wenn das Licht ausgeschaltet ist, was auf eine gute Stabilität und Reproduzierbarkeit im Verlauf der Ein-Aus-Zyklen mit einer Lichteinstrahlung von 648   mW/ hindeutet. cm 2 bei 405 nm. Ein Zeitintervall von 20 µms ist jedoch zu lang, um die Photostromantwort des Geräts auszudrücken. Um die Reaktionszeit des Geräts zu berechnen, wird eine 4000-Hz-Pulslichtquelle verwendet, um das Gerät zu bestrahlen. Abbildung 4b zeigt die zeitliche Photostromantwort des Bildes. Die Anstiegs- und Abfallzeiten des Photostroms betragen ∼121 bzw. ∼107 μs, was auf eine ultraschnelle Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu früheren Berichten hinweist, wie in Tabelle 1 gezeigt.

Photoresponse-Eigenschaften von CCPD. a Aktuelles Verhalten der Geräte unter Bestrahlung (λ =405 nm) bei V DS =1 V und V GS =1 V. b Zeitliche Photostromantwort der CCPD unter Bestrahlung von 648 mW/cm 2

Das Funktionsprinzip und die Grenzflächenprozesse von CCPD sind in Abb. 5 schematisch dargestellt. Der hergestellte Detektor wurde mit einem 405 nm (3,06 eV) Laser angeregt, dessen Photonenenergie größer ist als sowohl der Hybridperowskit (1,5 eV) als auch CsPbBr3 (2.4 eV), um die Exzitonerzeugung in beiden Schichten sicherzustellen. Da die Abweichung der Fermi-Energie (E F ) von CsPbBr3 und Hybridperowskit würde der Heteroübergang an den Grenzflächen der beiden Schichten gebildet, was die Diffusion der Ladungsträger vermitteln oder unterdrücken würde. Glücklicherweise ist das E F von CsPbBr3 ist höher als die von Hybridperowskit und führt zu einer Energiekonfiguration wie in Abb. 5 gezeigt. Gemäß dieser Energieniveaukonfiguration kann die Grenzfläche den Transport beider Träger von der Sensibilisatorschicht zur aktiven Schicht vermitteln, was die Leistung des Gerät. Andererseits hat der reine Perowskit eine geringe Dichte an Oberflächenzuständen [49], was dazu führt, dass sich das Band leicht zur Lichtabsorberschicht biegt, wenn die beiden Schichten einen Heteroübergang bilden. Diese Ausrichtung des Energieniveaus spielt eine wichtige Rolle bei der Diffusion von Elektronen von der Sensibilisator-Absorptionsschicht zur Perowskit-Transportschicht. Die Konfiguration des energetischen Niveaus kann die Löcher beschleunigen, die von CsPbBr3 . injiziert werden sensibilisierte Absorptionsschicht auf Hybrid-Perowskit-Transferschicht, die mit den signifikanten Stromanstiegen bei negativem V . zusammenfällt GS bei Lichtbeleuchtung (in Fig. 2b gezeigt). Inzwischen ist die Heterojunction in hybridem Perowskit/CsPbBr3 Verarmungsschicht beschleunigt die Trennungsrate von Elektron-Loch-Paaren und verkürzt die Trennungszeit, was zu einer schnellen Reaktion in der Größenordnung von 100 Mikrosekunden führt.

Schema des Banddiagramms von Hybridperowskit/CsPbBr3 Heterostruktur

Schlussfolgerung

Zusammenfassend haben wir hoch lichtempfindliche Perowskit-Photodetektoren demonstriert, die mit Perowskit-QDs dekoriert sind. Dieser neuartige Fotodetektor wird in einem sichtbaren Lichtbereich betrieben, der eine hohe Ansprechempfindlichkeit (R =0,39 A/W), Erkennungsvermögen (D* =5,43 × 10 9 Jones) und Carrier-Mobilität (μ p =172 cm 2 V −1 s −1 und μ n =216 cm 2 V −1 s −1 ). Inzwischen zeigen die Geräte auch ein schnelles Ansprechverhalten (Anstiegszeit 121 µs und Abfallzeit 107 µs) und eine bessere Ein-Aus-Stabilität und Reproduzierbarkeit bei einer Beleuchtung von 405 µm. Einerseits verringert jedoch die große Elektrodenspanne (Hunderte von Mikrometern) die Leistung von Geräten, wie beispielsweise die photostrombezogene Empfindlichkeit. Es müssen Anstrengungen unternommen werden, um die Elektrodenabstandsbreite für einen effizienten Ladungstransport mit weniger Rekombination zu verringern. Andererseits bleibt die kurze Lebensdauer (wenige Tage) der CCPD der gravierende Engpass bei der kommerziellen Anwendung. Um die Lebensdauer zu verbessern, werden sich weitere Studien auf das Verständnis von Ligandeneffekten in den hybriden Perowskit-Quantenpunkt-Bauelementen konzentrieren.

Verfügbarkeit von Daten und Materialien

Die Schlussfolgerungen in diesem Manuskript basieren auf den Daten (Haupttext und Abbildungen), die in diesem Papier präsentiert und gezeigt werden.

Abkürzungen

PDs:

Fotodetektoren

CPD:

CH3 NH3 PbI3−x Clx Perowskit-Photodetektor

CCPD:

CH3 NH3 PbI3−x Clx -CsPbBr3 Fotodetektor

QDs:

Quantenpunkte

FETs:

Feldeffekttransistoren

TEM:

Transmissionselektronenmikroskopie

SEM:

Rasterelektronenmorphologie im Querschnitt

XRD:

Röntgenbeugung

NEP:

Geräuschäquivalente Leistung

G :

Gewinn


Nanomaterialien

  1. Metall mit hohem Schmelzpunkt | Top 10 Metalle mit hohen Schmelzpunkten
  2. Hochgeschwindigkeits-3D-Druck mit AFPM
  3. Hochgeschwindigkeits-3D-Druck mit AION500MK3
  4. Polarisationskonverter mit steuerbarer Doppelbrechung basierend auf einer hybriden volldielektrischen Graphen-Metaoberfläche
  5. Einfache Synthese zweidimensionaler Ruddlesden-Popper-Perowskit-Quantenpunkte mit fein einstellbaren optischen Eigenschaften
  6. Hochleistungsfähige organisch-nanostrukturierte Silizium-Hybridsolarzelle mit modifizierter Oberflächenstruktur
  7. Die extrem verbesserte Photostromantwort in topologischen Isolator-Nanoblättern mit hoher Leitfähigkeit
  8. Lösungsverarbeitete Dreischichtstruktur für Hochleistungs-Perowskit-Photodetektor
  9. Eine widerstandslose Spannungsreferenz im Nanomaßstab mit hohem PSRR
  10. Ultradünner, energieeffizienter Fotodetektor mit integriertem Gorilla-Glas