Multi-tommer enkelt-krystallinsk perovskit til selvforsynet integreret kredsløb fotodetektion rapporteret

Perovskitter med flere kationer og blandede halogenider (FAMAC'er), som dannes ved at inkorporere Cs/MA/Br-ioner i FAPbI ₃ perovskites, betragtes som de bedste sammensætninger til anvendelser i højeffektive fotovoltaiske og fotoelektroniske enheder på grund af deres forbedrede stabilitet, undertrykt ionmigrering, og reduceret hysterese. Imidlertid, selve sammensætningen, især indholdet af Cs i FAMACs perovskites, for de state-of-the-art enheder rapporteret af forskellige forskningsgrupper har været inkonsekvent.

Desuden, fasesegregering i den gule ikke-perovskitfase observeres ofte under krystallisationsprocessen. Denne uønskede gule fase fungerer som fangsttilstande eller spredningscentre, som har en negativ indvirkning på ladningsbærerens mobilitet og bærerens rekombinationsdynamik, og derved forringe enhedens ydeevne.

For nylig, en forskergruppe ledet af prof. Liu Shengzhong fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) under det kinesiske videnskabsakademi (CAS), i samarbejde med prof. Liu Yucheng fra Shaanxi Normal University, og prof. Mercouri G. Kanatzidis fra Northwestern University (Evanston), foreslået en effektiv strategi til opnåelse af højkvalitets perovskit-enkeltkrystaller med en størrelse på op til 5 tommer. De store og rene fase enkeltkrystaller blev brugt til at designe højtydende selvdrevne integrerede kredsløb fotodetektorer.

Dette værk blev udgivet i Videnskabens fremskridt .

Forskerne valgte et reduktionsmiddel, myresyre, til at undertrykke faseadskillelse under krystallisationsprocessen for at opnå meget store tripel-kation blandet-halogenid perovskit enkeltkrystaller. Denne strategi gav state-of-the-art perovskit enkeltkrystaller med lang bærelevetid, høj ladningsmobilitet, lang bærer diffusionsafstand, overlegen ensartethed, og langsigtet stabilitet, derved lette designet af højtydende selvdrevne fotodetektorer af integreret kredsløb.

I øvrigt, da fotodetektoren omfattende krystallen udviste stor responsivitet, høj fotokonduktiv forstærkning, fremragende detektivitet, og hurtig responshastighed, et integreret billeddannelsessystem med ensartet fotorespons blev fremstillet baseret på en 12 x 12 pixeleret matrix af enkeltkrystal fotodetektorer.

For eksempel, en 2 x 2 pixel matrix viste god skelnen mellem pixel ved selektiv belysning.

"Vi mener, at et sådant nyt design vil åbne nye veje for anvendelsen af ​​perovskite selvdrevne integrerede kredsløb i enheder, der er relevante for billedbehandlingsapplikationer, " sagde prof. LIU.