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福建物構所自驅動光電探測鐵電晶體材料研究獲新進展

2019-12-05

新一代光電探測器件中,外置電源一直是制約系統性能與器件小型化的關鍵瓶頸。因此,無需電源模塊的自驅動光電探測在下一代便攜式、節能光電器件中展現出廣闊的應用前景。相比于傳統的p-n結/異質結半導體材料,鐵電材料提供了一種簡單有效實現自驅動光電探測的方式。光輻射下,單相鐵電材料內部產生光生電子空穴對,光生載流子在鐵電自發極化電場作用下分離,并在外電路產生信號電壓和電流,從而實現對光的探測。然而,傳統的無機鐵電材料,因其較大的禁帶寬度、較弱的半導體特性等因素限制了其在光電器件中的應用。近年來,有機無機雜化鈣鈦礦鐵電材料,因其大的自發極化及優異的半導體特性,在自驅動光電探測方面展現出巨大的潛力。

中科院福建物構所結構化學國家重點實驗室無機光電功能晶體材料羅軍華研究員團隊在國家自然科學基金重點項目、國家杰出青年基金、中科院戰略性先導專項和孫志華研究員主持的國家自然科學基金委優秀青年基金等項目資助下,首次利用二維雜化鈣鈦礦鐵電體(CH3CH2NH3)2(CH3NH3)2Pb3Br10實現了自驅動光電探測。研究發現:在無外接電源情況下,在鐵電極化的驅動下該材料表現出優異的光電探測性能,光電流密度可以達到~4.1 μA/cm2,電流開關比可達到106,和極快光電響應速率。此外,該鐵電材料還展現出電場可調的光電探測性能。該工作不僅為我們后續探索多功能鐵電材料提供了一種方案,同時進一步拓展了無機有機雜化鐵電材料在智能光電器件中的應用奠定了基礎,相關的研究結果最近以通訊的形式發表在《德國應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, DOI: 10.1002/anie.201907660)上,副研究員劉希濤為該論文的第一作者。

論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201907660

(來源:中國科學院科技產業網



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