Pb–Sn钙钛矿光电探测器

近红外高灵敏低暗电流

该探测器通过Sn合金化将响应扩展到近红外，同时大幅抑制暗电流，实现宽带高探测率，用于成像和光电容积脉搏波检测。

李欢 · Yu, Gao · Xin, Hong · Ke, Kanghui · Zilong, Ye · 张思纬 · Kefei, Shi · Zhuo, Peng · Yan, Hao · Tang, Man-chung · 姚有为 · Ben Zhong, Tang · 韦国丹 · Feiyu, Kang

InfoMat 2024

参数信息

外量子效率

80 %

响应度

0.5 A/W

探测率

1.04 × 10¹² Jones

探测率

3.38 × 10¹¹ Jones

暗电流

10⁴

-3 dB带宽

2.23 × 10⁴ Hz

上升时间

61 μs

下降时间

30 μs

技术优势

近红外也能用

通过Sn²⁺部分取代Pb²⁺，薄膜吸收光谱从800 nm拓宽至1000 nm，器件EQE在300–1000 nm范围超过80%，说明近红外光子也能被有效利用。

暗电流低四个数量级

混合组分器件的暗电流比纯Pb或纯Sn器件低四个数量级，归因于内建电势显著增大和陷阱密度降低，使弱光信号下噪声更小。

自供电工作

器件为自供电结构，无需外加偏压即可工作，简化了系统集成并降低功耗。

响应快

探测器上升和下降时间分别为61 μs和30 μs，-3 dB带宽达2.23×10⁴ Hz，适合动态信号检测。

应用场景

• 近红外成像：已演示5×5阵列，可实现近红外数字成像，用于夜视或物料分选。
• 光电容积脉搏波检测：已演示非侵入式脉搏检测，用于可穿戴健康监测。
• 多光谱传感：300–1000 nm宽带响应，适合多波长信息获取与环境监测。
• 生化传感：近红外探测能力可用于生化样品的无标记检测。