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晶体晶面工程诱导钙钛矿中载流子的各向异性输运
晶体面工程 电荷载流子传输 光电子应用 光电探测器 钙钛矿
精确控制钙钛矿晶体的晶向与宏观形貌,对于依赖暴露晶面载流子传输调控的光电器件应用至关重要。本研究以溴化甲铵铅(CH3NH3PbBr3)为例,采用新型晶面工程方法,成功构建了暴露{001}和{110}晶面的两类钙钛矿晶体。发现{001}晶面的自由载流子光致发光寿命可达{110}晶面的3倍。通过荧光寿命成像显微镜与原位透射电镜研究相关机制表明:暴露晶面的不同陷阱态密度及光照/电子束辐照下CH3NH3PbBr3的晶体结构变化,导致不同晶面载流子传输差异?;诙圆煌┞毒嬖亓髯哟涮匦缘那郑颐枪菇宋⒐獾缣讲馄?。以{001}晶面构建的器件展现出比{110}晶面器件高两个数量级的光电流和减半的暗电流。因此,钙钛矿晶面工程可广泛用于理解钙钛矿晶体的物理/化学特性,并为新型钙钛矿光电器件应用提供重要潜力。
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基于多层PdSe?/金字塔状硅异质结的光限制效应诱导高灵敏度自驱动近红外光电探测器及图像传感器
光电器件 近红外光 光操控 黑硅 二维材料
本研究展示了一种基于PdSe?/金字塔硅异质结阵列的高灵敏度自驱动近红外(NIR)光探测器,该阵列通过简单硒化预沉积在黑硅上的Pd纳米薄膜制备而成。所构建的混合器件在零偏压980 nm光照下展现出优异的光响应性能:开关比高达1.6×10?、响应度为456 mA W?1、比探测率最高达9.97×1013琼斯。这种较高灵敏度可归因于金字塔微结构的光捕获效应,有限时域差分数值模拟证实了该机制。此外,得益于PdSe?的宽光学吸收特性,该器件对1300、1550和1650 nm等超出硅基器件光响应范围的近红外光也表现出显著敏感性。研究还发现该PdSe?/金字塔硅异质结器件可作为近红外光传感器,能清晰记录分别由980 nm和1300 nm光照产生的"树"与"房屋"图像。
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光电信息材料与器件实验方案
1. 实验设计与方法选择:本研究采用表面活性剂辅助的液相自组装技术合成具有{001}和{110}晶面暴露的CH3NH3PbBr3晶体。 2. 样品选择与数据来源:选用甲基铵铅溴(CH3NH3PbBr3)作为代表性钙钛矿材料。 3. 实验设备与材料清单:包括PbBr2、CH3NH2、HBr、油胺、DTAB等试剂,以及XRD、SEM、TEM和FLIM等仪器。 4. 实验步骤与操作流程:合成CH3NH3PbBr3单晶片和棒状晶体,通过XRD、SEM、TEM进行表征及光学测量,并制备微光电探测器。 5. 数据分析方法:分析稳态光致发光(PL)和时间分辨光致发光(TRPL)光谱、FLIM测量及原位TEM研究。
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光电信息科学与工程实验方案
1. 实验设计与方法选择:通过直接在金字塔形硅表面硒化Pd纳米薄膜制备该器件,采用时域有限差分(FDTD)建模模拟电场分布。 2. 样品选择与数据来源:金字塔形硅通过n型轻掺杂硅片的碱蚀刻法制备,在其表面生长PdSe?薄膜。 3. 实验设备与材料清单:场发射扫描电镜(SU8020)、原子力显微镜(本原纳米科技CSPM-4000)、X射线衍射仪(理学D/max-rB)、高分辨透射电镜(JEOL JEM-2100F)、拉曼光谱仪(HORIBA Jobin Yvon LabRAM HR800)、能谱仪(SU8020)、X射线光电子能谱仪(ESCALAB250Xi)、紫外-可见分光光度计(日本岛津UV-2550)、半导体特性分析系统(Keithley 2400)、不同波长激光二极管(980 nm Tanon公司UV-100、1300 nm Thorlabs M1300L3、1550 nm Thorlabs M1550L3、1650 nm Thorlabs M1650L3)。 4. 实验流程与操作步骤:通过简易碱蚀刻法合成金字塔形硅,在其表面生长PdSe?薄膜,采用多种技术对器件进行表征。 5. 数据分析方法:根据给定公式计算响应度、外量子效率(EQE)和比探测率。
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