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Ultrafast Photodetector by Integrating Perovskite Directly on Silicon Wafer

DOI:10.1021/acsnano.9b06345 期刊:ACS Nano 出版年份:2020 更新时间:2025-09-19 17:13:59
摘要: Single crystal (SC) perovskite is currently a promising material due to its high quantum efficiency and long diffusion length. However, the reported perovskite photodection range (< 800 nm) and response time (> 10 μs) are still limited. Here, to promote the development of perovskite-integrated optoelectronic devices, this work demonstrates wider photodection range and shorter response time perovskite photodector by integrating the SC CH3NH3PbBr3 (MAPbBr3) perovskite on silicon (Si). The Si/MAPbBr3 heterojunction photodetector with an improved interface exhibits high performances including high speed, broad spectrum, and long-term stability. To our best knowledge, the measured detectable spectrum (405 nm-1064 nm) largely expands the widest response range reported in previous perovskite-based photodetectors. In addition, the rise time is as fast as 520 ns, which is comparable with commercial germanium photodetectors. Moreover, the Si/MAPbBr3 device can maintain excellent photo-current performance up to 3 months. Furthermore, typical grey-scale face imaging is realized by scanning the Si/MAPbBr3 single-pixel photodetector. This work of ultrafast photodetector by directly integrating perovskite on Si can promote advances in next-generation integrated optoelectronic technology.
作者: Xiangshun Geng,Fangwei Wang,He Tian,Qixin Feng,Hainan Zhang,Renrong Liang,Yang Shen,Zhenyi Ju,Guang-Yang Gou,Ningqin Deng,Yu-tao Li,Jun Ren,Dan Xie,Yi Yang,Tian-Ling Ren
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To promote the development of perovskite-integrated optoelectronic devices by demonstrating a wider photodetection range and shorter response time perovskite photodetector by integrating the SC CH3NH3PbBr3 perovskite on silicon.

The Si/MAPbBr3 heterojunction photodetector exhibits high performance with a broad spectral range (405 nm to 1064 nm), detectivity up to 5.9 × 1010 Jones, and an ultrashort rise time of 520 ns. The device shows excellent long-term stability and imaging capability, indicating its potential for next-generation integrated optoelectronic technology.

The response time discrepancy is influenced by device size and electrode preparation. The study focuses on the integration of perovskite on Si and does not explore other substrate materials.

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    型号:ZEISS LSM 990 Spectral Multiplex

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