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无机-有机杂化钙钛矿单晶研究取得进展
2017/2/23 | 浏览量:459 |

近日,清华大学化学系严清峰课题组与物理系孙家林课题组合作,在《Scientific Reports》上在线发表题为High-Performance Planar-Type Photodetector on (100) Facet of MAPbI3 Single Crystal的研究论文(L. Lian, et. al., Scientific Reports, 2015,5,16563; www.nature.com/articles/srep16563),论文第一作者为化学系博士生廉志鹏。

具有无机-有机杂化钙钛矿结构的甲氨基卤化铅材料,有很高的光吸收系数、很长的载流子传输距离、极少的缺陷态密度等优异性质,成为优异的光伏材料、激光材料和发光材料。目前,经过NREL认证的钙钛矿太阳电池光电转换效率已经达到20.1%,接近单晶硅太阳能电池的效率。同时,基于无机-有机杂化钙钛矿材料的激光和发光器件已研发成功,显示出无机-有机杂化钙钛矿材料在光电领域的广阔应用前景。已有的报道大多是基于这类材料的多晶薄膜展开研究,而无机-有机杂化钙钛矿单晶具有更好的热稳定性、更宽的光吸收范围以及较高的载流子迁移率,可以预期采用单晶制作的光电子器件将获得更好的光电性能。同时,科学家对这类材料的微观运行机理尚有分歧,而基于单晶的研究最能揭示这类材料的本征工作机制。严清峰课题组采用缓冷法生长了尺寸超过1厘米的高质量甲胺碘化铅单晶,成为目前国际上少数几个能够生长大尺寸无机-有机杂化钙钛矿单晶的课题组之一。通过与物理系孙家林教授课题组合作,制备了首个基于甲胺碘化铅单晶的平面结构高性能光探测器,与同样结构的基于多晶材料的光探测器相比,器件表现出优异的光电特性和稳定性,响应波长拓展到近红外波段,响应度以及外量子效率提高超过100倍,响应速度提高超过1000倍。

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