Polarisationsfølsom fotodetektion ved hjælp af 2D/3D perovskit heterostrukturkrystal

Polarisationsfølsomme fotodetektorer baseret på anisotrope halvledere udviser en lang række fordele i specialiserede applikationer, såsom astronomi, fjernbetjening, og polarisationsdelingsmultipleksing. For det aktive lag af polarisationsfølsomme fotodetektorer, nyere forskning fokuserer på todimensionelle (2D) organisk-uorganiske hybridperovskitter, hvor uorganiske plader og organiske afstandsstykker alternativt er arrangeret i parallelle lagstrukturer. Sammenlignet med uorganiske 2D-materialer, vigtigt, løsningstilgængeligheden af ​​hybride perovskiter gør det muligt at opnå deres store krystaller til lave omkostninger, tilbyder spændende muligheder for at inkorporere krystal ud af planet anisotropi til polarisationsfølsom fotodetektion. Imidlertid, begrænset af materialestrukturens absorptionsanisotropi, polariseringsfølsomhed for en sådan enhed forbliver lav. Dermed, en ny strategi til at designe 2D hybride perovskiter med stor anisotropi til polarisationsfølsom fotodetektion er et presserende behov.

Heterostrukturer giver et fingerpeg om at løse denne udfordring. På den ene side, konstruktion af heterostrukturer kan forbedre komposittens optiske absorption og frie bærertætheder. På den anden side, det indbyggede elektriske felt ved heterojunction kan rumligt adskille de fotogenererede elektron-hul-par, reducerer rekombinationshastigheden væsentligt og yderligere forbedrer følsomheden for polarisationsfølsomme fotodetektorer. Derfor, at konstruere enkeltkrystallinske heterostrukturer af anisotrope 2D hybride perovskiter ville realisere enheder med høj polarisationsfølsomhed.

I en ny forskningsartikel offentliggjort i Beijing-baserede National Science Review , forskere ved Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences skaber en 2D/3D heterostruktur krystal, at kombinere 2D hybrid perovskite med dens 3D modstykke; og opnå polarisationsfølsom fotodetektion med rekordhøj ydeevne. Forskelligt fra det tidligere arbejde, enheder baseret på heterostrukturkrystal udnytter bevidst anisotropien af ​​2D perovskit og det indbyggede elektriske felt af heterostruktur, tillader den første demonstration af en perovskit-heterostrukturbaseret polarisationsfølsom fotodetektor, der fungerer uden behov for ekstern energiforsyning. Især enhedens polarisationsfølsomhed overgår alle de rapporterede perovskit-baserede enheder; og kan være konkurrencedygtig med konventionelle uorganiske heterostruktur-baserede fotodetektorer. Yderligere undersøgelser viser, at det indbyggede elektriske felt, der dannes ved heterojunction, effektivt kan adskille disse fotogenererede excitoner, reducere deres rekombinationshastighed og derfor forbedre ydelsen af ​​den resulterende polarisationsfølsomme fotodetektor.

"Høj polarisationsfølsomhed opnås med succes i selvdrevet polarisationsfølsom fotodetektor baseret på en enkeltkrystallinsk 2D/3D hybrid perovskit-heterostruktur, som dyrkes via en delikat opløsningsmetode, " hævder forfatteren, "Denne innovative undersøgelse udvider valget af materialer, der kan bruges til højtydende polarisationsfølsomme fotodetektorer, og tilsvarende, designstrategierne."