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基于高碘化铅掺杂水平的钙钛矿薄膜的高性能光敏电阻器

DOI:10.3390/nano9040505 期刊:Nanomaterials 出版年份:2019 更新时间:2025-11-14 15:28:36
摘要: 我们制备了基于高碘化铅(PbI2)掺杂水平的CH3NH3PbI3薄膜的高性能光敏电阻。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、时间分辨光致发光光谱和光导原子力显微镜,系统研究了PbI2在CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜中的作用?;诓捎貌煌珻H3NH3I:PbI2比例前驱体溶液沉积的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜,我们制备了横向结构的光电探测器。值得注意的是,引入适量PbI2可显著提升钙钛矿基光敏电阻的性能与稳定性,这种光电器件具有超高光敏性、高电流开关比、快速光响应速度及延缓衰减特性。具体而言,我们实现了7.8 A/W的最高响应度和2.1×1013琼斯(Jones)的比探测率,其上升时间为0.86毫秒,衰减时间为1.5毫秒。此外,光导原子力显微镜揭示了钙钛矿薄膜中光电流产生的局部依赖性,这直接证明PbI2的存在能有效钝化CH3NH3PbI3的晶界并更有效地辅助光电流传输。
作者: Jieni Li,Henan Li,Dong Ding,Zibo Li,Fuming Chen,Ye Wang,Shiwei Liu,Huizhen Yao,Lai Liu,Yumeng Shi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究PbI2在CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜中的作用,并通过高浓度PbI2掺杂开发具有更高性能和稳定性的高性能光敏电阻。

在CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜中掺入高浓度PbI2(MAI:PbI2比例为0.5:1)可显著提升光电探测器性能,实现高响应度(7.8 A/W)、高比探测率(2.1×1013琼斯)、快速响应时间(上升沿0.86毫秒,衰减沿1.5毫秒)及稳定性改善。PC-AFM和PL研究表明,PbI2能有效钝化晶界,减少缺陷并增强电荷传输。该方法展示了非化学计量钙钛矿在高性能光电子应用中的潜力。

该研究仅限于掺杂PbI2的CH3NH3PbI3钙钛矿及横向器件结构;稳定性测试显示一个月后衰减约15%,且性能可能随其他钙钛矿组分或器件架构而变化。实验在受控环境(手套箱)中进行,可能无法完全反映实际条件。

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