Niedrigrausch- und großlinear-dynamikbereichs-Fotodetektoren auf der Basis von Hybrid-Perowskit-Dünneinzelkristallen

Organisch-anorganische Halid-Perowskite sind vielversprechende Fotodetektormaterialien aufgrund ihrer starken Absorption, großen Ladungsmobilität und leicht anpassbaren Bandlücke. Bislang basieren Perowskit-Fotodetektoren hauptsächlich auf polykrystallinen Dünnfilmen, die einige unerwünschte Eigenschaften wie große defekte Korngrenzen aufweisen, die die weitere Verbesserung der Detektorleistung behindern. Hier werden Perowskit-Dünneinzelkristall (TSC) Fotodetektoren mit einer vertikalen p-i-n Struktur hergestellt. Aufgrund des Fehlens von Korngrenzen sind die Fangdichten der TSCs 10-100-mal niedriger als die von polykrystallinen Dünnfilmen. Die auf CH3 NH3 PbBr3 und CH3 NH3 PbI3 TSCs basierenden Fotodetektoren zeigen ein niedriges Rauschen von 1-2 fA Hz-1/2 und ergeben eine hohe spezifische Detektivität von 1.5 × 10^13 cm Hz1/2 W-1. Das Fehlen von Korngrenzen verringert die Ladungsrekombination und ermöglicht eine lineare Reaktion bei starkem Licht, die den polykrystallinen Fotodetektoren überlegen ist. Die CH3 NH3 PbBr3 Fotodetektoren zeigen eine lineare Reaktion auf grünes Licht von 0.35 pW cm-2 bis 2.1 W cm-2, was einem linearen Dynamikbereich von 256 dB entspricht.