近日，吉林大學物理學院李順心副教授等人在高性能近紅外光電探測器方面取得重要突破。研究團隊創(chuàng)新性地提出了一種雙納米光柵結構與上轉(zhuǎn)換納米顆粒（UCNP，NaYF4 : 20 %Yb, 2 %Er）相結合的策略，以增強MAPbBr3的穩(wěn)定性，并將其光譜響應范圍擴展至近紅外區(qū)域。雙納米光柵結構不僅增強了光捕獲能力，還通過原位封裝提升了器件的環(huán)境穩(wěn)定性與機械柔性。相關研究成果以“High-Performance and Stable Dual-Nanograting-Perovskite-based Near-Infrared Photodetector”為題發(fā)表在《Advanced Materials》期刊上。

近紅外（NIR）光電探測器在光通信、醫(yī)療成像、環(huán)境監(jiān)測、5G通信、自動駕駛及物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等領域具有廣泛應用前景。目前，商業(yè)化的近紅外探測器主要基于硅、鍺、銦鎵砷（InGaAs）等材料，但其制備工藝較為復雜、成本高昂，并且難以實現(xiàn)柔性化與大面積集成。鈣鈦礦材料因其可調(diào)帶隙、強光吸收和高載流子遷移率等優(yōu)勢，在光電探測領域展現(xiàn)出巨大潛力。然而，其在近紅外區(qū)域的吸收率低，且存在穩(wěn)定性差的問題，限制了其實際應用。

在本研究中，吉林大學李順心課題組構建的光電探測器通過“光轉(zhuǎn)換–光捕獲–光電轉(zhuǎn)換”的三重協(xié)同效應，實現(xiàn)了鈣鈦礦光電探測器在近紅外波段的高性能探測與優(yōu)異穩(wěn)定性。其中，UCNP負責將980 nm近紅外光上轉(zhuǎn)換為可見光，雙納米光柵結構進一步增強光吸收，PDMS封裝則顯著提升環(huán)境與機械穩(wěn)定性。基于該策略，器件在980 nm條件下實現(xiàn)了2.9 A·W?¹的響應度和1.34×10¹¹ Jones 的探測率，并在空氣中存放4個月及經(jīng)歷3000次彎折后分別保持78.6 %與72.4 %的性能，為柔性近紅外傳感與多功能光電集成系統(tǒng)的發(fā)展提供了可行路徑。

吉林大學物理學院博士研究生王楊為本文的第一作者，本文通訊作者為吉林大學物理學院李順心副教授。該工作得到了鄒勃教授的指導，并得到了國家自然科學基金項目的資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202515848

來源：吉林大學物理學院