化学气相沉积法制备钙钛矿-石墨烯薄膜及其柔性图像传感器（英文）

作者：夏凯伦; 吴文强; 朱梦嘉; 沈鑫毅; 訚哲; 王灏珉; 李硕; 张明超; 王惠民; 陆浩杰; 潘安练^*; 潘曹峰^*; 张莹莹^*

来源：Science Bulletin, 2020, 65(05): 343-349.

有机-无机杂化钙钛矿具有优异的光电性能,如大的光吸收系数、高载流子迁移率等,是理想的光电器件用光吸收材料.然而,杂化钙钛矿薄膜光电器件的性能受多方面因素的影响,例如致密程度、晶界等,同时其内部光激发电子-空穴对的复合也会降低器件的光电流和光响应度.本文以化学气相沉积法生长的高质量石墨烯薄膜为模板,通过两步化学气相沉积制备了甲胺铅碘/石墨烯异质结,并以此制备了柔性光探测器.首先,在生长体系中引入碘化铅,在石墨烯表面外延生长得到高质量的碘化铅;之后,引入甲基碘化铵,得到了具有大晶粒尺寸、致密的甲胺铅碘薄膜.进一步,以此复合薄膜为光吸收层,制备了柔性光探测器,其光响应度达到107 A/W.石墨烯的存在会抑制其中电子-空穴对的复合,从而提高器件的光电流.最后,在人类视觉系统的启发下,设计了柔性光电探测器阵列(24×24)图像传感器;其中,复合薄膜充当了视网膜中的视锥细胞.此图像传感器具有形状识别和颜色辨别的能力,在人造视网膜、生物医学成像、遥感和光通信高性能光电器件的构建方面具有应用潜力.

• 单位
  化学生物传感与计量学国家重点实验室; 清华大学; 中国科学院