《第11期》光电探测文献速览

 

1.AFM 由2D/3D钙钛矿异质结实现的无滤波器带通光电探测器

简介：中南大学蔺云团队首次利用厚2D/3D钙钛矿异质结实现了不需要外边滤光片的带通光电探测器，其内量子效率（IQEs）>70%，光谱控制比（SRRs） >2000。经过简单地将3D钙钛矿(MAPbBr3或MAPbI3)暴露在胺蒸气中，构建2D/3D钙钛矿异质结，将3D相表面转化为2D相，拥有锐利的吸收边缘，低PL泄漏和良好的界面钝化。VP -浸泡办法防止了准二维钙钛矿杂质相(n > 1)的形成，从而使这些器件拥有前所未有的尖锐响应初始边缘(Δonset = 9-11 nm)。这种办法适用于拥有区别分子结构的胺，这为构建一组拥有可调初始边缘的钙钛矿带通光电探测器供给了机会。精确调谐的初始边缘波长分辨力约为20 nm，实现了拥有低光谱串扰的80 nm检测窗口的4通道光通信系统。

文献详情：Filterless Bandpass Photodetectors Enabled by 2D/3D Perovskite Heterojunctions.

Advanced Functional Materials.2024

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202403942

2. ACS AMI 基于硫取代和带匹配的二维可重构范德华异质结规律门电路和广谱光电探测器

简介：本工作中，浙江大学李京波团队展现了了经过理学气相沉积(PVD)和机械剥离办法制造的SnSe0.75S0.25/MoTe2二维范德瓦尔斯异质结(vdWH)。该设备展示了可重构的传输特性，依赖于Vds的方向，这归因于在Vgs调制下SnSe0.75S0.25/MoTe2 vdWH中的适当硫掺杂和能带匹配。该设备能够在XNOR规律门电路中稳定验证，并且能够响应400−1400 nm的宽光谱范围。在635 nm光照下，能够在Vds = −2 V下经过光致导电效应得到最大的R为1.16 A/W、EQE为221%、D*为7.2 × 10^10 Jones，以及响应时间为657/500 μs的更宽的内建电场。该设备还能够做为宽带偏振光探测器，随着波长从635 nm变为1310 nm，各向异性光电流比从15.6降低到3.7。

文献详情：2D Reconfigurable van der Waals Heterojunction for Logic Gate Circuits and Wide-Spectrum Photodetectors via Sulfur Substitution and Band Matching.ACS Applied Materials & Interfaces.2024

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.4c06028

3.ACS AMI 基于p-Si/n-Si双结p-3C-SiC纳米薄膜的有效光子能量转换和超灵敏自供电光探测

简介：格里菲斯大学Dzung Viet Dao团队经过本科研显示，在自供电模式下，与p-3C-SiC/p-Si/n-Si单异质结相比，由p-3C-SiC/p-Si双结单片集成制成的垂直光电器件拥有优越的性能。设计的双结（DJ）器件在14921 mW/cm2 (λ= 637 nm)的垂直光响应率是单节（SJ）器件的43倍以上。另外，DJ器件的最高光响应性、提升时间和下降时间、探测率和EQE均优于SJ器件。中间的p-Si层的空穴迁移率显著高于p-3C-SiC层。这种结构引起形成海量的载流子流能够到达p-3C-SiC层，从而产生高的垂直光电流和垂直光响应性。

文献详情：Highly Efficient Photon Energy Conversion and Ultrasensitive Self Powered Photodetection via a Monolithic p-3C-SiC Nanothin Film on p-Si/n-Si Double Junction.ACS Applied Materials & Interfaces.2024

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:https://doi.org/10.1021/acsami.4c03875

4.ACS AMI 基于MoS2/Cs2CuBr4异质结的高性能宽带自驱动光电探测器

简介：贾达夫普尔大学Kaustuv Das团队成功地展示了基于少层MoS2和无铅钙钛矿Cs2CuBr4构成的异质结构的快速、高响应和自驱动宽带光电探测器的研发。在电流-电压特性中观察到的类二极管行径归因于MoS2/Cs2CuBr4异质结中II型带摆列，计算的势垒高度为0.58 eV。该器件在宽光谱范围(400 ~ 800 nm)表现出卓越的光探测能力，实现了极高的响应率和探测值，分别高达2.8 × 104 a /W和1.3 × 1013 Jones。即使在自偏置模式下，探测器亦表示出约41 mA/W的光响应。另外，光电流、光响应性、探测性和EQE对照明功率密度的依赖性明显了该器件的光探测特性的可调性。MoS2/Cs2CuBr4异质结的提升响应时间约为32 ms，下降响应时间约为79 ms，是一种非常有前途的先进宽带光电探测器。

文献详情：High-Performance Broadband Self-Driven Photodetector Based on MoS2/Cs2CuBr4 Heterojunction.ACS Applied Materials & Interfaces.2024

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:https://doi.org/10.1021/acsami.4c06966

5.Nano Research 用于三维空间中基于方向的光传感的星状光电探测器

简介：中国科学院宋延林团队在这项工作中展示了一个3D星状光电探测器，用于在3D空间中检测光角。经过模板辅助打印策略制备出三维星形光电探测器，引导PBDB-T:ITIC液滴形成拥有星形摆列的亚波长结构。基于亚波长正面的光学共振和空间摆列的屏蔽效应，该星状光电探测器可实现垂直空间分辨率为10°、水平空间分辨率为36°的光角探测。该三维星形光电探测器为三维探测系统供给了一种新的原型，并有望在计算机上应用视觉、3D影像和加强现实表示。

文献详情：A star-like photodetector for angle-based light sensing in 3D space.Nano Research.2024

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:https://doi.org/10.1007/s12274-024-6676-4

6.ACS AMI 稳定和敏锐的钙钛矿x射线探测器寄生和漂移电容诱导的非线性电流响应的缓解

简介：中国科学院李云龙团队发掘在x射线光电流信号中，结构缺陷和界面结宽度变化对产生非线性分量和分流x射线激发光电流起着至关重要的功效。基于泊松方程的理学模型揭示了在高离子浓度半导体中，因为半导体/电极界面结宽度的变化而产生的非线性电流，并经过实验测绘成功地证实了这一理论。经过改进结构缺陷和控制界面结宽度变化，成功研发了拥有高线性电流响应的64×64像素多晶MAPbI3 x射线平板探测器原型，展示了控制重影对比度的高分辨率x射线影像。在100 V/mm的工作偏置场、100 kVp的硬x射线照射下，探测器的灵敏度达到2.3 × 104 μC·Gyair−1·cm−2，这标志着探测器在保持最低工作电场的状况下，在该量级的x射线光子能量下灵敏度的最高记录。

文献详情：Mitigation of Parasitic and Drift Capacitance-Induced Nonlinear Current Responses for Stable and Sensitive Perovskite X-ray Detectors.ACS Applied Materials & Interfaces.2024

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:https://doi.org/10.1021/acsami.4c08425

7.Science Advances 经过微滴辅助自对准精确摆列钙钛矿单晶

简介：吉林大学化学学院杨柏团队发掘，图案化的钙钛矿单晶阵列能够避免光电设备中的信号串扰，而精确的晶体分布针对加强设备性能和均匀性、优化光电特性以及改进光学管理至关重要。在这儿，作者报告了一种液滴辅助自对准策略，用于精确组装钙钛矿单晶阵列（PSCA）。在甲酸蒸气环境下，能够沉淀出高质量的混合甲基铵溴化铅（MAPbBr3）和甲基铵氯化铅（MAPbCl3）以及溴化铯铅（CsPbBr3）单晶阵列。悬浮液滴中的晶体进行移动和旋转以实现精确对准。该策略使作者能够在包含铟锡氧化物、玻璃、石英和聚二甲基硅氧烷在内的多种基底上沉积像素尺寸范围从200微米到500微米的PSCA，并且面积达到10厘米乘10厘米。这些PSCA表现出优异的光电探测器性能，响应度高达每瓦24安培。

文献详情：Precise arraying of perovskite single crystals through droplet-assisted self-alignment.Science Advances.2024

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https://doi.org/10.1126/sciadv.ado0873

8.ACS Photonics 混合卤化铅钙钛矿晶体中自旋关联的激子-激子相互功效

简介：多特蒙德工业大学Ilya A. Akimov团队科研了混合卤化铅钙钛矿晶体FA0.9Cs0.1PbI2.8Br0.2中激子的双脉冲光子回波响应，该响应取决于入射激光脉冲的激发强度和偏振。作者运用光谱狭窄的皮秒激光脉冲，针对拥有长相干时间T2 ≈ 100皮秒的局域激子。该办法对于观察μeV量级上均一线宽T2 = 2ħ/ T2的激发诱导变化拥有高灵敏度。经过强度依赖性测绘，作者还评定了在激子密度为10¹⁷ cm³时， T2增多了10 μeV，这与14 μeV的本征线宽相当。观察到光子回波的衰减及其功率依赖性对激发脉冲的偏振配置敏锐，这显示自旋依赖的激子-激子相互功效有助于激发诱导的去相位。在交叉线性偏振下，与共极化配置相比，衰减更快且对激子密度的依赖性更强。

文献详情：Spin-Dependent Exciton–Exciton Interactions in a Mixed Lead Halide Perovskite Crystal.ACS Photonics .2024

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https://doi.org/10.1021/acsphotonics.4c00499

9. LASER&PHOTONICS REVIEWS 腔加强超荧光刺激钙钛矿量子点超晶格中的相干能量转移

简介：华东师范大学精细光谱国家重点实验室孙政课题组究其与经典激光效应的交叉点。这经过光学腔增强的超荧光（CESF）产生了一种独特的激光场混合协同偶极（LCD）态。在钙钛矿量子点（QD）超晶格内，这两种状态之间展示了相干能量转移，从而产生了竞争性的发光时间动力学。科研结果显示，当两种协同腔激子态共存时，会出现受激能量转移，这能够经过双脉冲泵浦技术进行掌控。这一理解针对推进量子现象知识和加强光电设备至关重要。

文献详情：Cavity-Enhanced Superfluorescence Stimulates Coherent Energy Transfer in a Perovskite Quantum Dot Superlattice. LASER&PHOTONICS REVIEWS.2024

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https://doi.org/10.1002/lpor.202400650

10. InfoMat 混合低维金属卤化物钙钛矿单晶经过定向离子迁移实现低检测限X射线检测

简介：中国科学院赣江创新科研院黄丰团队展示了一种毫米级尺度的混合低维（一维-零维[1D-0D]）有机铅碘化物单晶，拥有知道定义的晶体性。制作的单晶器件展示了高灵敏度的光响应和X射线检测性能。经过空间隔离有机分子形成混合1D-0D晶体结构，有效控制了离子迁移，引起单晶器件在200V下的暗电流明显降低了三个数量级（56.4 pA）。另外，经过加强背景特性，咱们在单晶器件中实现了154.5 nGy^-1的低X射线检测限。这些发掘明显显示，混合1D-0D有机铅碘化物配置有效掌控了晶体结构内的离子迁移，为实现高性能钙钛矿基光探测器和X射线探测器供给了有期盼的途径。

文献详情：Mixed low-dimensional metal halide perovskite single crystal for low-detection-limit x-ray detection via oriented ion migration.InfoMat.2024

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https://doi.org/10.1002/inf2.12600

11.InfoMat 用于通信波段光热电检测的二维SnP2Se6及其门控可调Seebeck系数

简介：哈尔滨工业大学（深圳）材料学院徐成彦团队报告了一种新探索的范德瓦尔斯（vdW）层状材料SnP2Se6，它拥有出色的场调节能力和行径，是光电热电（PTE）探测器实现的理想候选材料。借助温度依赖的拉曼表征，悬浮的原子薄SnP2Se6纳米片表示出厚度依赖的热导率，在室温下为1.4–5.7 W m^-1 K^-1。2D SnP2Se6展示了高Seebeck系数（S）和功率因子（PF），分别估计为-506 μV K^-1和207 μW m^-1 K^-2。经过有效调节SnP2Se6的局域载流子浓度，从而产生不均匀的Seebeck系数，设计的双门PTE探测器与2D SnP2Se6通道展示了在通信波段的宽光谱光响应，产生了高响应度（R = 1.2 mA W^-1）和探测率（D* = 6×10^9 Jones）。

文献详情：Two-dimensional SnP2Se6 with gate-tunable Seebeck coefficient for telecommunication band photothermoelectric detection.InfoMat.2024

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https://doi.org/10.1002/inf2.12600

12.AOM 纸基光探测器的发展：制造、性能和应用

简介：电子科技大学太惠玲团队的综述重点讨论了基于纸张的（PB）光探测器的科研发展。首要，讨论了PB光探测器的制造办法，包含电极材料和光电子功能材料。而后，本文系统地总结和分析了PB光探测器在光电性能（光谱响应范围、响应度、探测度、响应/恢复时间和开关比）和柔性特性（弯曲方向和弯曲周期）方面的成就。在关键性能指标方面，迄今为止报告的PB光探测器能够检测从紫外光到近红外光的多种波长，最大探测度达到10^13 Jones。另外，还回顾和讨论了PB光探测器的各样应用。最后，对PB光探测器在制造办法、光电和柔性性能以及应用方面的将来发展进行了展望。经过本综述，期盼促进PB光探测器的将来发展。

文献详情：Advances in Paper-Based Photodetectors: Fabrications, Performances, and Applications.Advanced Optical Materials.

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202401114

13.AOM 基于Te/WTe2异质结构的黑体敏锐无制冷红外探测器，拥有超宽带和超快光响应

简介：中国科学院上海技术理学科研所周靖团队经过创立Te/WTe2异质结构光探测器来处理这一挑战。异质结构的内置电场和WTe2的交叉导带和价带一起引起了高响应度和可见光到长波红外光响应范围。在零偏压下，3.3微米波长的峰值响应度达到914 mA W−1，2 V偏压下达到8.51 A W−1。另外，Te和WTe2的高迁移率一起功效，促进了3-dB带宽达到153 kHz。自驱动黑体响应度和特定检测率分别达到235.7 mA W−1和1.1 × 10^8 cm Hz^1/2 W−1。前者在1 V偏压下增多到5.82 A W−1。另外，该设备对极化敏锐，对比度为2。这项工作揭示了Te/WTe2异质结构在高性能室温红外光探测器中的潜能。

文献详情：Blackbody-Sensitive Uncooled Infrared Detector with Ultra-Broadband and Ultrafast Photoresponse Based on Te/WTe2 Heterostructure. Advanced Optical Materials.2024

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202400776

14.AOM 拥有光栅结构和非对叫作电极的高性能SiC/石墨烯紫外-可见光波段光电探测器用于光电子规律门

简介：厦门大学理学科学与技术学院理学学系张峰团队经过超高真空热分解办法在半绝缘4H-SiC (0001)上制备高质量外延石墨烯，并将其用于石墨烯/SiC/石墨烯紫外-可见光双波段光电探测器。该双波段探测器展示了极低的暗电流（5.2 × 10^-14 A）和1.17 A W^-1的峰值响应度，对应于518%的外边量子效率。在30 V下，280 nm光照射下实现了3.14 × 10^14 Jones的高检测率，同期得到了快速响应，提升时间为25.17 ns，衰减时间为540.10 ns。在430 nm光照射下，探测器展示了1.4 × 10^-5 A W^-1的响应度和6.5 × 10^9 Jones的检测率。配备SiC光栅和非对叫作石墨烯电极的双波段探测器被证明能够做为高性能光电子规律“与”门，拥有在280和430 nm下的高检测率。

文献详情：High-Performance SiC/Graphene UV-Visible Band Photodetectors with Grating Structure and Asymmetrical Electrodes for Optoelectronic Logic Gate.Advanced Optical Materials.2024

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202400469

15.AOM 用于高响应度光电探测器的梯度Dion-Jacobson相稳定准二维钙钛矿@石墨烯杂化物

简介：为了有效的电荷分离和传输，台湾阳明交通大学Surojit Chattopadhyay团队提出了利用DJ相钙钛矿的石墨烯辅助双端共面PD。二氨基辛烷（DAO）掺入3D FAPbI3钙钛矿中，形成为了DJ相[DAO(FA)n-1PbnI3n+1]，其中n是预定义的整数1≤ n ≤ ∞，展示了n相的垂直梯度异质结构。经过同步辐射科研确认了准二维薄膜的优越结晶性和热稳定性。3D薄膜的带边从810 nm一致蓝移，经过准二维相，到2D相的约500 nm。光电响应度（R）的动态范围反映了吸收趋势，2D钙钛矿对红外光不敏锐。石墨烯的高载流子迁移率与钙钛矿的高吸收率相结合，使得在405 nm光照下，预定义n = 2薄膜的R达到了约10^7 A W^-1，特定检测率达到了9.77 × 10^16 Jones。这强调了DJ相准二维钙钛矿@石墨烯在实现稳定、敏锐和光谱可调PD中的潜能。

文献详情：Gradient Dion-Jacobson Phase Stable Quasi-2D Perovskite@Graphene Hybrid for High Responsivity Photodetectors.Advanced Optical Materials.2024

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202400232

16.ACS Nano可穿戴的全碳纳米管光电探测器阵列的晶片级制备

简介：芬兰阿尔托大学Esko I. Kauppinen课题组提出了一种可拓展的无光刻/化学办法，用于制作可穿戴的全碳纳米管(CNT)光电探测器器件阵列。激光辅助图像化和干沉积技术直接将气相碳纳米管组装成柔性器件，无需任何光刻或剥离过程。由此产生的晶圆级全碳纳米管光电探测器阵列拥有出色的均匀性，可穿戴性，环境稳定性和明显的宽带光响应，拥有44 AW-1的高响应率和1.9 × 109 Jones的同期探测率。该科研为制造可穿戴全碳纳米管器件阵列供给了一种有效、通用和可扩展的策略，能够在可穿戴光电子和多功能传感器中广泛采用。

文献详情：Wafer-Scale Fabrication of Wearable All-Carbon Nanotube Photodetector Arrays，ACS Nano,

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https://doi.org/10.1021/acsnano.4c01087

17.Small基于TiS3纳米带的高灵敏度非冷却中波红外探测器

简介：安徽大学龙明生课题组报告了一种基于三硫化钛(TiS3)纳米带的高性能MWIR光电探测器。该安装展示了从可见光谱到MWIR光谱(405 - 4275nm)的超宽带光响应。在MWIR光谱范围内，光电探测器达到了21.1 A W−1的高光响应率(R)，在环境空气中的比探测率(D*)为5.9 × 1010 cmHz1/2 W−1。值得重视的是，在τr = 1.3 ms，τd = 1.5 ms的MWIR中，实现了远快于热时间常数15 ms的光响应速度。这些发掘为高灵敏度、响应速度极大的室温MWIR光电探测器铺平了道路。

文献详情：High-Sensitive Uncooled Mid-Wave Infrared Detector Based on TiS3 Nanoribbon，Small.2024

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https://doi.org/10.1002/smll.202401194