2021年9月，英国皇家化学学会旗下期刊《Journal of Materials Chemistry C》（中科院“工程技术”大类学科1区，影响因子7.393）在线发表了我院师生的最新研究成果：Enhanced photon harvesting by embedding cost-effective polystyrene microsphere as light scatterer in perovskite photodetector，并被期刊选为“Hot Paper”。我院2017级本科生傅歆然为论文的第一作者（已毕业，目前在香港理工大学攻读硕士研究生学位），2019级本科生王敬涛和黄志健、2018级本科生李学谦、2018级硕士研究生王琪瑛（已毕业，目前在华为工作）、2020级硕士研究生温达和方俊育为论文的共同作者，李波波副研究员与周双助理教授为论文的共同通讯作者，深圳技术大学为第一通讯单位。

可将光学信号转换成电学信号的光电探测器，在多色光探测、传感、生物医学成像以及空间探索等领域起着重要的作用，而金属卤化物钙钛矿材料因其优异的光电子特性，可用于制备高性能的紫外可见光探测器。为了进一步提高钙钛矿光电转换效率，本研究工作依据米氏散射理论（Mie scattering）将聚苯乙烯（PS）微球作为光散射体嵌入到p-i-n型器件（结构FTO/NiO/CH₃NH₃PbI₃/PCBM/LiF/Ag）中，以此通过散射作用提高CH₃NH₃PbI₃钙钛矿薄膜在特定波段（500~600 nm和740~780 nm）的光子捕获效率，最终测得器件在760 nm光照条件下(P=1.0 mW cm^-2)的光电流提高了近2倍，对应的光响应度R以及探测率D*分别达到0.32A/W和3.5×10¹²cm Hz^-1/2W^-1，瞬态光响应时间不超过25 μs；此外，在530 nm光照条件下，嵌入微球的器件光响应度R和开关比最高可达0.45 A/W和1.0×10⁴。本项工作的光学设计和低成本制备工艺的理念为提高钙钛矿探测器的性能提供了新的研究思路。

图 1 （a）器件的外量子效率；（b）PS嵌入后的器件模拟场强分布图（E²）；（c）器件的光谱响应度；（d）光子捕获能力增强的模拟计算

在本项研究工作中，周双助理教授负责提供资金及设备支持等，李波波副研究员负责实验的设计指导及论文的写作等，傅歆然负责实验的执行，包括器件的制备与测试等（该同学于2020年10月至2021年4月在本科毕业设计项目期间参与该项研究工作）。本项目得到了广东省自然科学基金项目、深圳市科创委等基金项目的支持。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/TC/D1TC03211A