鉛フリーCs3Bi2I9単結晶薄膜に基づく強化されたオン-オフ比フォトデテクター

要約 ハイブリッド有機-無機鉛ハライドペロブスカイト単結晶薄膜（SCTF）は、厚さとキャリア拡散長のトレードオフを効率的に解決するため、最近、光電子デバイスの分野で大きな関心を集めています。しかし、鉛元素の毒性と有機成分による不安定さは、今後の発展を妨げています。本研究では、(00h)方向に高い配向性を持つ鉛フリー全無機Cs3Bi2I9 SCTFを、インジウムスズ酸化物（ITO）ガラス上に、空間制限溶媒蒸発結晶化法によってイン・シチューで成長させました。Cs3Bi2I9 SCTFのトラップ密度（5.7 × 10^12 cm−3）は、多結晶薄膜（PCTF）の相手より263倍低く、かつキャリア移動度は5桁のオーダーで高いです。これらの優れた電荷移動特性により、光応答のオン-オフ比が11,000という高値を示し、PCTFデバイスを460倍上回り、鉛ハライドペロブスカイトに匹敵します。さらに、Cs3Bi2I9 SCTFフォトデテクターは、エンキャプスレーションなしでも優れた安定性を示し、初期性能は湿度50% RHの湿気のある空気中で1000時間経過後や、20時間の連続オン-オフ照明の後でも良好に維持されます。本研究は、今後の光電子応用のための高性能で安定した無毒のペロブスカイトSCTFの新しいファミリーの生産への道を開くでしょう。