中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日,，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所光子實(shí)驗(yàn)室的于偉利與羅切斯特大學(xué)郭春雷研究團(tuán)隊(duì)合作,，針對(duì)基于鈣鈦礦多晶薄膜的光電探測(cè)器性能易受晶界和晶粒缺陷的影響問(wèn)題,，采用空間限域反溫度結(jié)晶方法，合成了具有極低表面缺陷密度的MAPbBr₃薄單晶,，并將該高質(zhì)量的薄單晶與高載流子遷移率的單層石墨烯結(jié)合,，制備出了高效的垂直結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器。 

近幾十年來(lái),，光電探測(cè)器受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注,，并被廣泛應(yīng)用到光通信、環(huán)境監(jiān)測(cè),、生物檢測(cè),、圖像傳感、空間探測(cè)等領(lǐng)域,。甲基銨鹵化鉛鈣鈦礦（CH₃NH₃PbX₃, X=Cl,Br,I）是近年來(lái)興起的一種鈣鈦礦材料,，因其具有直接帶隙、寬光譜響應(yīng),、高吸收系數(shù),、高載流子遷移率、長(zhǎng)載流子擴(kuò)散系數(shù)等優(yōu)點(diǎn),，逐漸成為制備光電探測(cè)器的前沿?zé)狳c(diǎn)材料,。目前，基于鈣鈦礦多晶薄膜的光電探測(cè)器性能距預(yù)期仍有一定距離,，一個(gè)主要原因在于載流子在界面的傳輸易受晶界和晶粒缺陷的影響,。許多研究組嘗試將鈣鈦礦多晶薄膜與高遷移率二維材料相結(jié)合來(lái)提高器件的性能，并取得了一定的效果,，但鈣鈦礦多晶晶界帶來(lái)的負(fù)面影響尚未解決,。

該研究團(tuán)隊(duì)利用空間限域反溫度結(jié)晶方法生長(zhǎng)出的MAPbBr₃薄單晶具有亞納米表面粗糙度且沒(méi)有明顯的晶粒界疇，可以結(jié)合高質(zhì)量鈣鈦礦單晶合成技術(shù)和單層石墨烯轉(zhuǎn)移技術(shù)制備高性能的垂直結(jié)構(gòu)光探測(cè)器,。所制備的垂直結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器在室溫下具有較高的光電探測(cè)率(~ 2.02×10¹³ Jones),；在532 nm激光照射下，與純鈣鈦礦MAPbBr₃單晶薄膜的光電探測(cè)器相比,，鈣鈦礦-石墨烯復(fù)合垂直結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器的光電性能（光響應(yīng)度,、光探測(cè)率和光電導(dǎo)增益）提高了近一個(gè)數(shù)量級(jí),。載流子超快動(dòng)力學(xué)研究證明，該器件性能的提高主要?dú)w因于高質(zhì)量鈣鈦礦單晶的鈣鈦礦載流子壽命增長(zhǎng)和石墨烯對(duì)自由電荷的有效提取及傳輸,。相關(guān)結(jié)果已發(fā)表在Small（DOI: 10.1002/smll.202000733）上,。 　　  

該研究將鈣鈦礦單晶材料和二維材料石墨烯有效結(jié)合在一起，利用二者在載流子產(chǎn)生,、輸運(yùn)方面的協(xié)同優(yōu)勢(shì),，實(shí)現(xiàn)了器件性能的提升，展現(xiàn)了器件結(jié)構(gòu)及能帶設(shè)計(jì)對(duì)器件性能的調(diào)控能力,，為制備高性能鈣鈦礦光電探測(cè)器提供了新思路,。

高靈敏度鈣鈦礦單晶-石墨烯復(fù)合垂直結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）

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