MgO/ZnO微球双层结构提升高探测率自供电MAPbI3钙钛矿光电探测器稳定性

摘要： 近年来，有机-无机杂化钙钛矿光电探测器（PDs）被视为极具前景的下一代探测器。然而，钙钛矿PDs的商业化仍面临重大挑战，其中之一便是稳定性差的问题。本文展示了一种MgO/ZnO微球（MS）双层结构，可在保持高探测率的同时提升器件稳定性。该MgO/ZnO MS双层结构中，ZnO MS阵列支架能促进钙钛矿渗透至纳米阵列，并凭借特殊的微球阵列结构（其排列的纳米结构间存在较大间隙）提升光捕获效率。MgO可钝化ZnO与钙钛矿之间的界面，既增强器件稳定性又促进载流子传输。最终，采用该双层结构的PDs展现出优异性能：开关比高达7.0×10?以上，线性动态范围达87.7 dB，探测率达1.5×1012 Jones，各项指标均优于未添加MgO的器件。更重要的是，该双层结构器件相比无MgO器件具有更优的稳定性——在314 mW/cm2光强照射下，含MgO器件的光电流经连续30分钟照射后几乎无衰减；此外，在空气中存储15天后，含MgO器件性能仅轻微下降（开关比仍保持2.3×10?的高水平），表明其具备良好的存储稳定性。