Ultrahurtige og bredbånds perovskite fotodetektorer til billeddannelse med stort dynamisk område

En løsningsbehandlet bredbåndsfotodetektor baseret på organisk-uorganisk hybrid perovskit og organisk bulk heterojunction er blevet demonstreret, opnåelse af bredbåndsresponsspektre op til 1000 nm med en høj EQE i NIR-regionen, en ultrahurtig responshastighed på 5,6 ns og et bredt lineært dynamisk område på 191 dB. Opmuntrende, på grund af billeddannelseskapaciteten med højt dynamisk område, høj kvalitet synlig-NIR faktisk billeddannelse opnås, muliggør den accelererede oversættelse af løsningsbehandlede fotodetektorapplikationer fra laboratoriet til billedbehandlingsmarkedet

Fotodetektorer, en vigtig optoelektrisk komponent til oversættelse af optiske signaler til elektriske signaler, er af stor interesse inden for en lang række områder:industriel produktion, militære anliggender, biokemisk påvisning, optisk kommunikation, osv. Organisk-uorganiske hybridperovskitter (OIHP'er), på grund af deres fremragende optiske og elektriske egenskaber, herunder justerbart direkte båndgab, fremragende optisk absorption, høj transportørmobilitet, og lav fældetæthed, har tiltrukket enorm forskningsinteresse for tyndfilmssolceller, LED'er, og fotodetektorer. I de seneste år, fremstillingen og karakteriseringen af ​​OIHP'er er blevet avanceret og fotodetektorer med høj følsomhed, hurtigt svar, og stort lineært dynamisk område er blevet rapporteret. Imidlertid, at omgå eksisterende begrænsninger for detektionsbåndet af synligt lys som følge af båndgabet i perovskitmaterialet, der er behov for nye enhedsarkitekturer og materialesystemer, som tilbyder høj ydeevne over et bredt spektralområde op til NIR.

I det nye blad udgivet i Lysvidenskab og applikationer , forskere fra State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, College of Electronic Science and Engineering, Jilin Universitet, Kina, Statens nøglelaboratorium for infrarød fysik, Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences og University of Chinese Academy of Sciences, Kina, og kolleger har designet nye OIHP fotodetektorer kombineret med organisk bulk heterojunction (BHJ) med passende båndstruktur, opnåelse af en høj ekstern kvanteeffektivitet (EQE) på højere end ~54% i NIR-regionen. Drage fordel af lav fældetæthed i lysabsorptionslaget og høj bærermobilitet i transportlaget, OIHP/BHJ-fotodetektorerne har ultrahurtige responstider på kun 5,6 nanosekunder ved hjælp af transient photocurrent-metoden (TPC), der kan afbøde problemet med modstand-kapacitans-tidskonstanten.

For yderligere at verificere bredbåndsdetektionsevnen og stort lineært dynamisk område (LDR), de adopterede OIHP/BHJ fotodetektorerne til at konstruere et enkelt-pixel scanning optisk billeddannelsessystem. Billeddannelse af høj kvalitet af kompleks bogstavgrafik og synlig/NIR-afbildning af varmespolen opnås gennem billedbehandlingssystemet baseret på OIHP/BHJ-fotodetektorer med stor LDR, ultrahurtig responshastighed, og stuetemperaturstabilitet. Derfor, state-of-the-art OIHP fotodetektorer kan accelerere oversættelsen af ​​løsningsbehandlede fotodetektorapplikationer fra laboratoriet til billedbehandlingsmarkedet.