呼凤琴教授课题组用于超灵敏光电探测的单晶钙钛矿p-n结纳米线阵列

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高灵敏度光电探测器在现代光电子集成电路中发挥着重要作用。P-n结中高效的载流子分离是实现灵敏光电探测的一种有效的途径。近年来，基于有机-无机杂化钙钛矿的p-n结光电探测器由于具有良好的光电性能和易于加工的特点，在实际应用中具有很大的潜力。然而，到目前为止，这些器件通常由多晶薄膜制成，其载流子传输效率较差，阻碍了其光响应性的进一步提高。
        近日我院呼凤琴教授课题组和中科院化学所赵永生研究员课题组合作，报道了一种基于单晶钙钛矿MAPbBr3/MAPbBr3-xIx p-n结纳米线阵列的超灵敏光电探测器。首先，通过选择性区域阴离子交换方法制备了具有无缝界面的钙钛矿p-n结纳米线阵列。该纳米线阵列具有高的相纯度和良好的结晶性，确保了有效的载流子传输。由于在p-n结中形成了内置电场，使得光生载流子可以在界面处实现有效分离，从而增强光电流（图1）。如图2所示，基于该p-n结纳米线阵列的光电探测器在405 nm到635 nm的宽光谱范围内均表现出优异的光响应性。值得指出的是，在532 nm照明下，该器件获得了超高的响应度（2.65×102 A/W）和出色的光开关比（2.4×105）。本工作不仅为高性能光电探测器的合理设计提供了指导，还促进了其在光电集成中的实际应用。

图1 MAPbBr3/MAPbBr3-xIx p-n结纳米线阵列的电子特性

图2 MAPbBr3/MAPbBr3-xIx p-n结纳米线阵列的光电探测能力

       该研究成果近期发表在国际学术期刊《Advanced Materials》上，题目为Single-crystalline perovskite p-n junction nanowire arrays for ultrasensitive photodetection（DOI: 10.1002/adma.202203201）。北京师范大学为第一完成单位，论文共同第一作者为北京师范大学硕士研究生管雨薇、中国科学院化学研究所博士后张春焕以及北京师范大学硕士研究生刘珍。本研究得到了国家自然科学基金和国家科学技术部基金的支持。（文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202203201）


       文章来源：北京师范大学
       呼凤琴，博士，北京师范大学化学学院副教授，2002年在陕西师范大学获得学士学位，2007年在中国科学院化学研究所获得博士学位。2007－2010年在Northwestern University（美国）从事博士后研究工作。2010年回国到北京师范大学工作，研究方向是无机纳米功能材料的制备、性质及应用。先后在Adv. Mater., Chem. Commun., Nanoscale, J. Phys. Chem. C等学术刊物上发表SCI 研究论文12篇，此外，还有一项美国授权发明专利和两项中国授权发明专利。现主持国家自然科学基金青年基金、北京市自然科学基金面上项目、教育部留学回国人员科研启动基金和北京分子科学国家实验室开放课题基金各一项。参与国家自然科学基金面上项目一项。另外，北京师范大学自主科研基金和北京师范大学青年科学基金已经顺利结题。教学方面，承担的课程主要包括：《高等无机化学》、《化学基础实验II》和《无机及分析化学实验》。此外还讲授夜大的《食品添加剂》和校际通识选修课《化学与生命》。现主持北京师范大学教学建设与改革项目一项：《普通化学原理》课程教学探索。