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助力集成电路成像:中科院大连物化所研发多英寸钙钛矿生长策略

olivia chan

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三阳离子混合卤化物过氧化物(FAxMAyCs1-x-y)Pb(IzBr1-z)3(FAMACs)是薄膜太阳能电池的最佳成分。遗憾的是,目前仍缺乏有效的方法来制备大型单晶(SCs),无法满足更先进的应用。

日前,中国科学院大连化学物理研究所研究员刘生忠团队与陕西师范大学材料科学与工程学院研究员刘渝城、美国西北大学教授Mercouri G. Kanatzidis合作研发出了一种有效的晶体生长策略以制备多英寸的高品质高质量多元混合离子钙钛矿单晶(FAMACs SCs),并利用这种大尺寸纯相的钙钛矿单晶设计制备出自驱动集成光探测器。

研究发现,明智地选择的还原剂[甲酸(FAH)]有效地减少了负责相分离的碘化物氧化和阳离子去质子化。因此,FAMACs SC在载流子寿命、高电荷迁移率、长载流子扩散距离以及优越的均匀性和长期稳定性等方面都有5倍以上的提升,使设计高性能自供电集成电路光电探测器成为可能。

该器件具有大响应率、高光导增益、优异的检测率和快速响应速度;所有数值都是迄今为止报道的平面型单晶过氧化物光电探测器的最高值。

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(展示了用于光学成像的2%FAH FAMACs SC集成电路,图片摘自论文)

此外,基于该单晶制备的12×12像素探测器阵列具有均匀的光响应,因此对一个2×2像素的阵列进行选择性辐照时在像素之间显示出良好的分辨力。该设计为钙钛矿自驱动集成电路成像应用开辟了新途径。

论文链接:

https://doi.org/10.1126/sciadv.abc8844


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