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我所在二維鈣钛礦單晶探測器研究方面取得新進展

  近日,我所太阳能研究部薄膜硅太阳电池研究组(DNL1606)刘生忠研究員与陕西师范大学合作,在二维钙钛矿单晶探测器研究方面取得新进展。相关结果发表在Cell姊妹刊Matter上。

  二維(2D)層狀有機-無機雜化鈣钛礦具有優異的穩定性和光電性能,與三維(3D)鈣钛礦相比,其具有較好的應用性能,尤其在(001)平面上制備光探測器的應用方面,二維(2D)層狀有機-無機雜化鈣钛礦具有較好的光探測性能。但是,特定晶面的優異性能不僅無法從隨機取向的微晶薄膜獲得,甚至無法利用微晶薄膜進行提取。因此,如何生成出具有取向的大尺寸高質量二維鈣钛礦單晶成爲深入研究各向異性的光電探測性能的難點。

  爲解決上述問題,該研究團隊巧妙地利用溶液表面張力,開發了一種表面能控制結晶的新方法,成功生長了大尺寸2D(PEA)2PbI4鈣钛礦單晶,該單晶的邊長可達36毫米。所得單晶不僅有優異的光探測性能,而且各個晶面還具有各向異性的光電性能。實驗表明,在(001)晶面上制備的光電探測器的響應率高達139.6A/W,外量子效率爲37719.6%,探測率爲1.89×1015cmHz1/2/W,此外,其還具有較快的響應速度(τrise=21μs,τdecay=37μs)。 

  該研究工作得到國家重點研究與發展計劃、中央高校基礎研究基金、國家自然科學基金項目、111項目、長江學者創新團隊等項目的資助。(文/圖 劉生忠、段連傑)

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