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胡伟等在“高性能柔性光探测器”研究取得重要突破

随着智能化可穿戴电子设备的爆炸式发展,柔性电子学成为当前科学研究和产业应用的热门领域;柔性光电探测器的设计与制备受到业界的广泛关注,其在光通信、工业自动控制、医疗传感监测和智能机器人等方向具有广阔的应用前景。日前,我院潘安练教授领衔的纳米光子与集成器件研究团队开发了一种新型的低温钙钛矿制备技术,实现了柔性衬底PET上高质量无空隙钙钛矿薄膜的制备,并以此为吸收层,制备了性能优异的柔性光电探测器。该项研究工作发表在材料研究领域国际顶级期刊Advanced MaterialsIF=19.791)上。 

 

柔性光电探测器是基于柔性衬底,利用光与半导体相互作用,将携带信息的光信号转换为易于识别和处理的电信号的一种光电器件。近年来,基于有机无机杂化钙钛矿材料及其光电器件研究飞速发展。受益于材料优良的光电特性,如高吸收系数、高载流子迁移率、低缺陷态密度等,钙钛矿薄膜太阳能电池的光电转换效率在五年时间内大幅度提升至22.1%。然而,由于钙钛矿薄膜的质量受到衬底种类、退火温度、溶剂选择等因素的影响,柔性衬底上高质量钙钛矿薄膜的制备及其光电器件研究一直是亟待解决的重大难题。

 

纳米光子与集成器件研究团队长期致力于新型半导体材料的生长、光电性能研究以及信息化应用探索,日前研究开发出一种新型低温钙钛矿制备技术,利用真空沉积技术与溶液制备方法相结合,成功实现了柔性衬底PET上高质量无空隙钙钛矿薄膜的制备,并以此为吸收层,制备了性能优异的柔性光电探测器。在低电压下(1 V),该器件的光响应度比现有数值提高了三个数量级,达到81安培/瓦。

 

研究还发现,本方法制备的钙钛矿薄膜具有优异的可弯曲特性。绕曲实验证明,器件在不同弯曲曲率和数百次弯曲次数等条件下,其光电特性及响应特性基本保持不变。这一新方法制备的钙钛矿薄膜,具有不受衬底类型的限制,可精确控制钙钛矿层厚度,易于实现大面积薄膜制备等优点,在推动钙钛矿材料在高性能、低成本、大面积的柔性光电探测器与可穿戴电子设备的应用发展领域具有至关重要的作用。

 

      原文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201703256/full