【会员论文】中国科学院半导体研究所——基于单晶-CsPbBr₃/单晶-β-Ga₂O₃ 异质结的高性能自供电宽带成像光电探测器

        近期，由中国科学院半导体研究所的研究团队在学术期刊 Optics Express 发布了一篇名为 High-performance self-powered broadband imaging photodetector based on single crystal-CsPbBr₃/single crystal-β-Ga₂O₃ heterojunction（基于单晶-CsPbBr₃/单晶-β-Ga₂O₃ 异质结的高性能自供电宽带成像光电探测器）的文章。

摘要

        紫外/可见光检测和成像是一个充满活力的研究领域，在民用和军事领域都有广泛的应用前景。金属卤化物钙钛矿材料因其优异的光电性能、可调带隙和低成本制备工艺而被广泛研究用于制备用于图像传感的探测器。目前，为了进一步拓宽钙钛矿在紫外区域（尤其是深紫外）的响应并实现自供电功能，已提出将钙钛矿与宽带隙半导体结合构建异质结。然而，现有报道仅限于多晶态和非晶态之间的某些异质结探测器。在本文中，研究团队报道了一种由单晶 CsPbBr₃ 和单晶宽带隙 β-Ga₂O₃ 组成的异质结探测器。该器件在 250 nm 和 450 nm 处的响应度分别为 7.9 mA/W 和 6.5 mA/W，无需外部偏置，并且响应速度快 (<10² µs)，显示出自供电特性和宽带检测能力。最后，该器件应用于光学成像系统，有效实现了太阳盲和可见光的图像检测，证明了单晶异质结作为系统中信号接收器的实际应用。

图 1. (a) 基于溶液法的 CsPbBr₃ 单晶合成示意图。(b) CsPbBr₃ /β-Ga₂O₃ 异质结光电探测器的制备示意图。

图 2. CsPbBr₃ 单晶体的 XRD 图样（a）、Cs3d XPS 光谱（b）和紫外可见吸收光谱（c）。β-Ga₂O₃  单晶体的 XRD 图样（d）、Ga2p XPS 光谱（e）和紫外可见吸收光谱（f）。图 2(a) 中的插图是 CsPbBr₃ 单晶体的照片。

DOI：

doi.org/10.1364/OE.544029