钙钛矿光电探测器的分子工程：材料和器件的最新进展
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近年来，有机-无机杂化钙钛矿在光伏领域取得了前所未有的成功光电器件应用，引起了人们的广泛关注。随着对钙钛矿光电性质的深入了解和材料结构与性能关系的阐明，钙钛矿及其复合材料在其他方面的应用越来越多，包括在发光二极管（LEDs）、激光、光电探测器（PDs）、存储器件等领域。
管近年来在钙钛矿探测器（PPDs）领域取得了快速的发展和成就，钙钛矿光电探测器仍然面临着一些挑战。光探测器的最终目标是从实验室向实际应用和制造迈进。然而，需要在以下方面克服几个关键技术： 稳定性——在所有的关键因素中，长期的材料和器件稳定性是主要关注点。钙钛矿化合物的不稳定性似乎是由于离子骨架键合较少造成的。此外，有机部分能承受比无机材料更低的温度，而且其亲水性使钙钛矿易受水分影响，因此需要有效的器件封装。 大的RC时间常数——基于钙钛矿的光电探测器通常表现出非常大的RC时间常数，这是由于介电常数大导致器件存在电容。相对较大的RC时间常数可能会限制PPDs的响应速度。光诱导的介电常数增加可能进一步增加RC的时间常数，限制响应速度。无论是减小装置面积还是增加厚度都能有效地减小RC效应。 离子极化和光极化——有机卤化物钙钛矿的离子行为和光诱导极化或自掺杂可能对器件性能产生寄生影响，特别是在超低和超高光强区域。这些现象可能对暗/噪声电流，LDR和频率响应等有很大的影响。减少甚至消除离子迁移和迟滞将是PPDs器件稳定输出信号的重要措施。 器件组装——投入更多的时间将钙钛矿探测器优化、组装到探测系统中，例如通过切割单晶来制造传感器阵列、印刷打印或共蒸发图案阵列。多晶钙钛矿薄膜的小型化组装已经可以实现。然而，结合读出集成电路(ROIC)重复像素和晶体质量是一项挑战。
1.Spectral tunabilityof narrowband perovskite photodetectors. (a)Schematic illustration of the photodiodes based on perovskite composite films and(b) their thickness dependent EQE spectra, Copyright 2015 Springer Nature Publishing Group. (c) schematic illustration of the photodiodes based on perovskitesingle crystals and (d) theirnormalized EQE spectra. Copyright 2015 Springer Nature Publishing Group. (e) schematic illustration of the photoconductors based on thickperovskite films, and (f) theirvoltage dependent responsivity. Copyright 2017 RoyalSociety of Chemistry Publishing Group. 毫无疑问，对于这些“明星”材料以及它们在光检测中的潜在应用，还有很多需要探索的地方。但是前景依然可观，具有极大的应用潜质包括适用于定位和x射线探测、雪崩光电二极管、中红外和THz辐照度的光电探测器。钙钛矿材料家族的不断扩大，加上适当的分子设计和光电子调制，将为下一代先进的光检测铺平道路。 1. F.Yao, P. Gui, Q. Zhang, Q. Lin,Molecular engineering of perovskite photodetectors: recent advances in materials and devices,Mol. Syst.Des. Eng. 2018, 3, 702. （编辑：武汉站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
