全無機鈣鈦礦光電探測器動力學研究取得新進展

　　近日，我所復雜分子體系反應動力學研究組（1101組）韓克利研究員團隊在全無機鈣鈦礦光電探測器動力學研究中取得新進展。該研究團隊發現全無機鈣鈦礦微晶（CsPbBr3）激發態載流子存在快速擴散行為，以此制備出的光電探測器具有超高靈敏度和快速時間響應。相關研究成果發表在《先進材料》（Advanced Materials, DOI: 10.1002/adma.201703758）上。

　　光電探測器在信號處理、通訊、生物成像等領域發揮著重要作用。然而目前基于全無機鈣鈦礦的光電探測器無法同時實現高靈敏度和快速響應。例如，CsPbBr3鈣鈦礦薄膜具有較高陷阱態密度，而基于CsPbBr3鈣鈦礦單晶光電探測器的電荷收集效率很低。因此基于這些材料的光電探測器通常靈敏度較低，響應時間長。

　　低缺陷態密度、高載流子遷移率以及有效的電荷收集是實現高性能光電探測器的重要因素。該研究團隊于2016年成功制備出有機—無機雜化鈣鈦礦微晶（ACS Appl. Mater.Interfaces 2016, 8, 19587-19592）。在此基礎上采用溶液法快速合成了具有較低缺陷態密度的CsPbBr3微晶。研究其時間分辨發光光譜，發現單光子激發的熒光衰減動力學依賴其發光波長，而雙光子激發的熒光衰減動力學與發射波長無關。分析表明CsPbBr3微晶激發態載流子存在快速擴散行為，并且載流子遷移率超過100cm2V-1S-1。通過構建CsPbBr3微米尺度的光電探測器可以實現高效的電荷收集，該光電探測器具有超高的響應度（104A/W），刷新了目前有報道的全無機鈣鈦礦光電探測器的最高值，而且可以同時實現單光子和雙光響應。此外該光電探測器具有快速響應時間（1ms）。該工作為制備高性能光電探測器提供了新思路。