全无机钙钛矿光电探测器动力学研究取得新进展

最近，中国科学院大连化学研究所的hankley研究员领导了复杂分子体系反应动力学研究小组，在全无机钙钛矿光电探测器动力学研究方面取得了新的进展。研究小组发现所有无机钙钛矿微晶的激发态载流子都具有快速扩散行为，用这种方法制备的光电探测器具有超高的灵敏度和快速的时间响应。相关研究成果发表在《高级材料》上。

光电探测器在信号处理、通信、生物成像等领域发挥着重要作用。然而，目前，所有的无机钙钛矿型光电探测器不能同时实现高灵敏度和快速响应。研究人员发现钙钛矿薄膜具有较高的陷阱态密度，而基于钙钛矿单晶光电探测器的电荷收集效率非常低。因此，基于这些材料的光电探测器通常具有低灵敏度和长响应时间。

低缺陷态密度、高载流子迁移率和有效电荷收集是实现高性能光电探测器的重要因素。该研究团队在2016年成功制备了有机-无机杂化钙钛矿微晶。在此基础上，用溶液法快速合成了低缺陷态密度的CsPbBr3微晶。通过对其时间分辨发光光谱的研究，发现单光子激发的荧光衰减动力学取决于其发光波长，而双光子激发的荧光衰减动力学与发射波长无关。分析表明，CsPbBr3微晶的激发态载流子具有快速扩散行为，载流子迁移率超过100cm2V-1S-1。通过构建超高响应度(104A/W)的CsPbBr3微米级光电探测器，可以实现高效率的电荷收集，刷新了目前报道的所有无机钙钛矿光电探测器的最高值，并且可以同时实现单光子和双光子响应。此外，光电探测器具有快速响应时间(1毫秒)。这项工作为制备高性能光电探测器提供了新的思路。