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浙江大學(xué)葉志鎮(zhèn)院士：外延生長(zhǎng)技術(shù)助力鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)構(gòu)光電探測(cè)器的研發(fā)
近日，浙江大學(xué)材料學(xué)院葉志鎮(zhèn)院士團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)構(gòu)方面取得重要進(jìn)展，研究成果以“Epitaxial Growth of CsPbBr3?Pyramids/CdS?Nanobelt Heterostructures for High-Performance Photodetectors”為題發(fā)表在國(guó)際知*學(xué)術(shù)期刊ACS Applied Materials&Interfaces?(doi：10.1021/acsami.3c19282)上。徐興博士為第一作者，葉志鎮(zhèn)院士、何海平教授、樊超博士為共同通訊作者。
全無機(jī)鉛鹵鈣鈦礦CsPbBr3材料具有優(yōu)異的光電特性，包括高遷移率、大吸收截面、適當(dāng)?shù)哪軒挾鹊?，在光伏、光電探測(cè)等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。構(gòu)建半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)高性能光電探測(cè)器件的有效途徑，異質(zhì)界面*特的能帶結(jié)構(gòu)對(duì)非平衡載流子的復(fù)合和分離具有調(diào)控作用，尤其是Type2型能帶結(jié)構(gòu)有利于光生載流子分離，從而提升光電探測(cè)器件中光電子/空穴的利用率。
有鑒于此，葉志鎮(zhèn)團(tuán)隊(duì)通過氣相外延生長(zhǎng)構(gòu)建了具有Type2型能帶結(jié)構(gòu)的CdS/CsPbBr3異質(zhì)結(jié)，并且通過晶格匹配限制CsPbBr3外延生長(zhǎng)取向，實(shí)現(xiàn)了在CdS納米帶表面外延取向均一的CsPbBr3金字塔結(jié)構(gòu)。該工作通過觀測(cè)CdS/CsPbBr3異質(zhì)界面和純CsPbBr3的熒光壽命證明了CdS/CsPbBr3異質(zhì)界面對(duì)光生載流子有分離作用，可以抑制輻射復(fù)合過程。此外，理論計(jì)算表明CdS納米帶/CsPbBr3金字塔結(jié)構(gòu)可將入射光約束在異質(zhì)界面區(qū)域。CdS/CsPbBr3異質(zhì)結(jié)構(gòu)的這些特性對(duì)提升光電探測(cè)性能具有重要幫助。最終，基于CdS/CsPbBr3異質(zhì)結(jié)的光電探測(cè)器表現(xiàn)出超高的光電響應(yīng)能力，包括：2.14×105開關(guān)比、4.07×104A/W響應(yīng)度、1.36×1013Jones探測(cè)率等。
Type2型能帶結(jié)構(gòu)的CdS/CsPbBr3異質(zhì)結(jié)對(duì)光生載流子的分離作用
以上圖中可見，CdS/CsPbBr3異質(zhì)結(jié)在457nm光激發(fā)下發(fā)射出強(qiáng)烈的綠色熒光，即帶邊激子的輻射復(fù)合發(fā)光。在異質(zhì)結(jié)界面上收集的光譜（2和4）顯示了分別來自CdS和CsPbBr3的熒光峰，這也表明了高質(zhì)量CdS納米帶/CsPbBr3金字塔異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成。時(shí)間分辨光譜進(jìn)一步揭示了其熒光衰減過程，由于在CdS/CsPbBr3異質(zhì)結(jié)界面上發(fā)生了有效的電荷提取，使得異質(zhì)結(jié)的熒光壽命僅為2.61ns，明顯短于純CsPbBr3的壽命。
配置推薦
本文中CdS納米帶/CsPbBr3金字塔異質(zhì)結(jié)的超快時(shí)間分辨光譜測(cè)試，使用卓立漢光公司的ST-10條紋相機(jī)獲得。ST-10條紋相機(jī)時(shí)間分辨率可達(dá)到5ps，可匹配多種焦長(zhǎng)光譜儀，快速追蹤超快發(fā)光的動(dòng)力學(xué)過程。
條紋相機(jī)超快時(shí)間分辨系統(tǒng)
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