鈣鈦礦材料具有較高的光吸收系數(shù)、載流子遷移率、較低的缺陷態(tài)濃度等優(yōu)異的光電性質(zhì)，近年來引發(fā)關注。氧化鋅可以鈍化鈣鈦礦并消除其表面和晶界上的陷阱態(tài)，有利于載流子的傳輸，從而改善其光電性能。一維和三維微納材料具有不同尺寸的協(xié)同優(yōu)勢，且其大的異質(zhì)結(jié)面積和高吸收截面可能帶來獨特的光電性能。
CsPbBr3-ZnO異質(zhì)結(jié)的生長機理與形貌表征圖
近日，國家納米科學中心研究員孫連峰課題組與研究員謝黎明課題組合作，設計制備出一種三維鈣鈦礦-一維氧化鋅(CsPbBr3-ZnO)p-n異質(zhì)結(jié)。這種異質(zhì)結(jié)表現(xiàn)出了優(yōu)異的整流特性(整流比~106)。作為光電探測器，它覆蓋了紫外到可見光波段。在254 nm的光照下可獲得高的光電開關比(107)、響應度(3.5×103 A/W)、檢測率(6.59×1014 Jones)和外量子效率(1.7×106 %)。在473 nm激光照射下，開關比和響應度分別為103和41.5 A/W。研究發(fā)現(xiàn)，CsPbBr3-ZnO異質(zhì)結(jié)中光生載流子的弛豫長度比CsPbBr3晶體中的弛豫長度更長，且異質(zhì)結(jié)中載流子的弛豫長度可通過外部電場調(diào)節(jié)CsPbBr3和ZnO之間的勢壘來進一步控制。該方法將為混合維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電子和光電性質(zhì)的基礎研究提供一個新的材料平臺。相關研究成果發(fā)表在Nano Today上。
國家納米中心博士研究生劉佳和博士劉風景為論文的共同第一作者;孫連峰、謝黎明、副研究員李勇軍為論文的共同通訊作者。研究工作得到科學技術部重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項(B類)、廣東粵港澳大灣區(qū)國家納米科技創(chuàng)新研究院等的支持。
