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Devido à ampla aplicação de fotodetectores em campos, incluindo comunicação óptica, monitoramento ambiental, e sensor de imagem, pesquisas para o desenvolvimento de fotodetectores altamente eficientes têm atraído grande atenção nas últimas décadas. Desde 2009, haleto de metil amônio chumbo (CH 3 NH 3 PbX 3 , X =halogênio) perovskitas se tornaram um tópico quente na ciência de materiais para coleta de luz em fotodetectores.
Atualmente, o desempenho dos fotodetectores baseados em filmes finos policristalinos de perovskita ainda está a uma certa distância do valor esperado. Um dos motivos é que o transporte do carreador na interface é facilmente afetado pelos limites e defeitos dos grãos. Muitos grupos de pesquisa tentaram combinar filmes finos policristalinos de perovskita com alta mobilidade, materiais bidimensionais para melhorar o desempenho do dispositivo, e alcançaram resultados promissores, mas os efeitos negativos dos limites de grão policristalinos da perovskita ainda permanecem.
Para resolver este problema, uma equipe liderada por Assoc. Prof. Yu Weili, do Instituto de Óptica de Changchun, Mecânica e Física Fina (CIOMP) da Academia Chinesa de Ciências, e o Prof. GUO Chunlei da Universidade de Rochester sintetizou um CH de baixa densidade de defeito superficial 3 NH 3 PbBr 3 microplaca através da estratégia de cristalização em temperatura inversa. Eles prepararam um fotodetector de estrutura vertical eficaz combinando um único cristal de perovskita de alta qualidade com uma monocamada de grafeno com alta mobilidade de portadores.
Os fotodetectores verticais feitos com estes CH 3 NH 3 PbBr 3 microplacas e grafeno monocamada exibem excelente desempenho de resposta à luz com alta responsividade à luz (≈1017.1 AW -1 ), alta detectividade de luz (≈2,02 × 10 13 Jones) e ganho ultra-alto de 2,37 × 103 sob irradiação de laser de 532 nm em temperatura ambiente. Os parâmetros são aproximadamente uma ordem de magnitude maiores do que os fotodetectores sem grafeno monocamada.
Estudos de cinética ultra-rápida de portadora mostraram que a melhoria no desempenho do dispositivo é principalmente devido ao aumento da vida útil dos portadores de perovskita de cristais de perovskita de alta qualidade e à extração e transporte eficazes de grafeno gratuitamente.
Acredita-se que o desempenho do dispositivo significativamente melhorado após a combinação da microplaca de perovskita com o grafeno bidimensional esteja intimamente relacionado à sinergia operacional dos dois materiais na geração e transporte do portador. Isso enfatiza o papel da estrutura do dispositivo e do design da banda de energia na otimização do dispositivo, e revela o mecanismo de extração e transmissão de portadores eficazes.
Este estudo, publicado em Pequena , fornece uma nova estratégia para a preparação de fotodetectores de perovskita de alto desempenho, e desempenhará um papel fundamental na promoção da pesquisa e desenvolvimento de dispositivos fotovoltaicos compostos bidimensionais de perovskita.
