近日，中科院大連化學物理研究所研究員劉生忠團隊與陜西師范大學研究員劉渝城、美國西北大學教授Mercouri G. Kanatzidis合作，研發(fā)了一種有效的晶體生長策略，制備出尺寸高達幾英寸的高質(zhì)量多元混合離子鈣鈦礦單晶，并利用該種鈣鈦礦單晶設計制備出自驅(qū)動集成光探測器。相關(guān)成果發(fā)表在Science Advances上。

在FAPbI3鈣鈦礦中摻入銫離子、甲胺離子和溴離子，可以形成多陽離子及多鹵素離子的鈣鈦礦，這種結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦被證明是高效的光伏光電器件的最佳組成。然而，不同研究團隊報道的基于此種鈣鈦礦的高性能器件中，幾種離子的組成和比例不盡相同，尤其是銫離子的相對含量。此外，這種多成分鈣鈦礦在結(jié)晶過程中容易出現(xiàn)相分離而形成黃色的非鈣鈦礦相，這會形成缺陷俘獲或散射中心，從而影響器件性能。

為了解決這些問題，該合作團隊選用還原劑來抑制晶體生長過程中的相分離，進而制備出大尺寸的三陽離子混合鹵化物鈣鈦礦單晶。這種基于還原劑策略穩(wěn)定生長的鈣鈦礦單晶具有相對更長的載流子壽命、更高的電荷遷移率、更長的載流子擴散距離、優(yōu)異的均勻性和長期穩(wěn)定性，因此基于該單晶設計生產(chǎn)的自驅(qū)動光探測器具有響應率高、光電導增益大、探測率高、以及響應速度快等優(yōu)點。此外，基于該單晶制備的12×12像素探測器陣列具有均勻的光響應，從而對一個2×2像素的陣列進行選擇性輻照時在像素之間顯示出良好的分辨力。

這種設計為鈣鈦礦自驅(qū)動集成電路成像應用開辟了一條新途徑。

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