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物电学院课题组在Nano Energy发表论文

作者:物电学院   编辑:党宣    来源:物电学院  发布时间:2018/09/25

近日,物电学院王浩教授课题组与美国托莱多大学Yanfa Yan教授课题组合作在Nano Energy(IF=13.12)上发表题为“Self-Powered CsPbBr3 Nanowire Photodetector with a Vertical Structure”的论文。论文第一作者为物电学院周海副教授,王浩教授与Yanfa Yan教授为共同通信作者,万博体育客户端为第一作者单位。

单晶卤化钙钛矿纳米线(NW)由于其高光致发光量子产率、大载流子迁移率和长载流子扩散长度而在高性能光电探测器(PD)中引起了极大关注。到目前为止,大多数高性能的纳米线探测器是基于单根或阵列的纳米线结构,这些器件需要复杂的制备工艺。此外,对于这些纳米线探测器而言,其自供电性能更是面临极大的挑战,因为要获得自供电特性,需要制备pn结或者肖特基势垒结构器件,而钙钛矿p、n掺杂的困难以及纳米尺度操作的困难,加大了基于单根或者阵列的自供电纳米线器件的难度。

有鉴于此,团队通过液相合成和卤化物交换的组合方法制备CsPbBr3纳米线,并基于简单的工艺流程,组装成了具有垂直p-i-n结构的自供电钙钛矿纳米线探测器。在沉积空穴选择层之前,在钙钛矿纳米线膜上涂覆聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)以填充空隙,使其可以钝化钙钛矿纳米线的表面并减少暗电流。最终,团队优化的CsPbBr3纳米线PD在473 nm激光照射下展示出低至4.0 nA cm-2的暗电流密度和高达22.9 mA cm-2的光电流密度,获得了较高的线性动态范围(135 dB)。此外,该钙钛矿纳米线PD显示出了较好的自供电性能,具有高于106的超高开/关比,高达0.3 A W-1的响应度和高达1×1013Jones的探测度。

除该篇论文外,基于周海副教授在美国访问研究期间的工作,2018年双方合作还发表了另外3篇SCI一区论文,包括2篇J. Phys. Chem. Lett.(IF=8.7)和1篇ACS Photonics(IF=6.88),万博体育客户端均为通讯作者单位。

 

部分结果如下:

Figure1(a) Schematic illustration oftheperovskiteNWPD. (b) Energy band diagram of the perovskiteNWPD. (c)Cross-sectional SEM image of theperovskiteNWPD. The scale bar is 500 nm. (d) DarkI-Vcurves of the perovskiteNWPDs coated with PMMA at various rpm. (e) On/off ratio curves. (f)Jscofthe perovskiteNWPDs coated with PMMA at various rpm. The optical power is about 641 mW cm-2.

Figure2(a)J-Tcurveinsemi-logarithmic coordinatesat the light intensity of 641 mW cm-2. (b)J-Tcurveat the light intensity of 6.4×10-4mW cm-2.(c)J-Tcurvewith long time testin air. (d)3 dB bandwidth of thePD.(e)Time response of thePD. (f)Time-resolved PL spectra of theCsPbBr3NWs grown on glass substrateswith various PMMA coatings.All curves (a-e) are measured at 0V.


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