高性能二維鈣鈦礦單晶納米線陣列光電探測器研究獲進展

　　有機-無機鈣鈦礦材料具有優異的光電性質，應用于制備高效率太陽能電池和發光二極管。鈣鈦礦具備較高的載流子遷移率、較長的壽命和擴散距離，也是一類較為理想的光電探測器材料。但三維鈣鈦礦暗電流對光電探測器的信噪比有較大影響，發展受到限制。基于多晶薄膜的光電二極管檢測器，雖可抑制暗電流，但無法實現較大的光電導增益，器件靈敏度也不理想。

　　近日，中國科學院理化技術研究所博士吳雨辰、中科院院士江雷課題組與天津大學教授付紅兵，中科院外籍院士、美國加州大學伯克利分校教授張翔團隊合作，制備出高質量的二維鈣鈦礦單晶納米線陣列，首次發現二維鈣鈦礦納米線的邊緣態光電導效應，并實現了目前世界上最高靈敏度的鈣鈦礦光電探測器。

　　研究人員通過不對稱浸潤界面，控制二維鈣鈦礦的晶體生長。通過電子衍射、同步輻射掠入射X射線散射發現，制備得到的納米線取向單一，導電的少層鈣鈦礦和丁胺基離子層層組裝，形成超晶格結構。通過測量不同高度納米線的熒光和光電導發現，鈣鈦礦層的邊緣能夠有效地分裂激子，產生并傳導自由載流子，從而實現了優異的光電導。基于此納米線制備的光電探測器，實現了104 A/W以上的響應度和7×1015 Jones以上的探測度，是目前世界上最靈敏的鈣鈦礦光電探測器，比傳統的硅光電二極管性能高出2-3個數量級。

　　相關研究結果發表在《自然-電子學》上，并被作為highlight報道。相關研究得到了科技部重點專項、國家自然科學基金重點項目及北京市自然科學基金面上項目的資助。