窄带钙钛矿光电探测器工作机理和实现策略的最新进展

近日，我院副教授吴丹课题组与合作单位，以“窄带钙钛矿光电探测器工作机理和实现策略的最新进展(Recent Progress of Narrowband Perovskite Photodetectors: Fundamental Physics and Strategies)”为题在Advanced Devices & Instrumentation发表最新研究成果。Advanced Devices & Instrumentation国际英文期刊是由北京航天控制仪器研究所与国际知名系列期刊Science的出版商--美国科学促进会联合创办的。吴丹副教授为本文第一作者及通讯作者，深圳技术大学新材料与新能源学院张一岚同学为本文共同第一作者，深圳技术大学为第一单位，合作教授为深圳技术大学仇明侠副教授、深圳技术大学符冬菊副教授、南方科技大学王恺副教授。

可调光谱窄带光电探测器可广泛应用于图像传感器、计算机视觉、光通信等领域。近年来，金属卤化物钙钛矿材料由于其优异的光电性能引起了人们的极大关注，以钙钛矿为活性层或其他功能层的窄带光电探测器显示出优异的性能，覆盖了宽光谱可调范围。本工作综述了窄带钙钛矿光电探测器的最新进展，重点介绍了窄带探测的物理基础、实现策略和新的机遇。该综述首先全面回顾了光电探测器的基本工作原理，并介绍了基于传统半导体材料、有机物材料和量子点材料的窄带光电探测器的关键实现策略。在钙钛矿光电探测器方面，对钙钛矿材料的核心特性进行简要介绍，同时系统地介绍了窄带钙钛矿光电探测器的技术发展与最新研究策略。根据不同的窄带探测策略，包括电荷收集窄化效应、表面粗化效应、光活性且电屏蔽层策略、光学结构引入（谐振微腔等）、电荷分离反转策略等进行重点论述，并对该领域的发展趋势和机遇挑战进行了总结概况和展望。

光电探测器是将输入光信号转换为可由电子电路处理的电信号的器件。根据特定应用的吸收光谱窗口的检测宽度，将光电探测器分为宽带和窄带光电探测器。广泛使用的商用窄带光电探测器主要基于传统半导体材料。然而，此类半导体材料大多需要通过外延生长进行制备，伴随严格的高温、高真空环境。制造工艺的复杂性限制了它们的大规模应用及其在柔性器件中的应用。近年来，钙钛矿材料合成与器件结构设计等方面有较多技术进步，使得钙钛矿光电探测器的性能可以与传统光电探测器相媲美。特别地，随着电荷收集窄化效应、表面粗化效应、光活性且电屏蔽层策略、光学结构引入、电荷分离反转策略等多种窄带光探测策略的设计与引入，为未来窄带多光谱光电检测等新型应用展示出新的路径。本工作对当前已报道的窄带钙钛矿光电探测器的实施策略进行了全面概述，致力于让更多的研究者对窄带钙钛矿光电探测器领域的研究现状有一个清晰的了解，并希望为其未来的研究及发展方向提供一思路。

全文链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/adi.0006

图1.窄带钙钛矿光电探测器的实施策略图