鈣鈦礦材料具有較高的光吸收系數、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(lái)引發(fā)關(guān)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)結面積和高吸收截面可能帶來(lái)獨特的光電性能。
CsPbBr3-ZnO異質(zhì)結的生長(cháng)機理與形貌表征圖
近日，國家納米科學(xué)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。這種異質(zhì)結表現出了優(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(jiàn)光波段。在254 nm的光照下可獲得高的光電開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)比和響應度分別為103和41.5 A/W。研究發(fā)現，CsPbBr3-ZnO異質(zhì)結中光生載流子的弛豫長(cháng)度比CsPbBr3晶體中的弛豫長(cháng)度更長(cháng)，且異質(zhì)結中載流子的弛豫長(cháng)度可通過(guò)外部電場(chǎng)調節CsPbBr3和ZnO之間的勢壘來(lái)進(jìn)一步控制。該方法將為混合維異質(zhì)結構的電子和光電性質(zhì)的基礎研究提供一個(gè)新的材料平臺。相關(guān)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(fēng)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(xué)技術(shù)部重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委、中科院戰略性先導科技專(zhuān)項(B類(lèi))、廣東粵港澳大灣區國家納米科技創(chuàng )新研究院等的支持。
