鈣鈦礦材料具有較高的光吸收系數(shù)和載流子遷移率、較低的缺陷態(tài)濃度等優(yōu)異的光電性質(zhì)，近年來引發(fā)學(xué)界關(guān)注。氧化鋅可以鈍化鈣鈦礦并消除其表面和晶界上的陷阱態(tài)，有利于載流子的傳輸，從而改善其光電性能。一維和三維微納材料具有不同尺寸的協(xié)同優(yōu)勢(shì)，且其大的異質(zhì)結(jié)面積和高吸收截面可能帶來獨(dú)特的光電性能。
近日，國(guó)家納米科學(xué)中心研究員孫連峰課題組與研究員謝黎明課題組合作，設(shè)計(jì)制備出一種三維鈣鈦礦——一維氧化鋅（CsPbBr3-ZnO）p-n異質(zhì)結(jié)。這種異質(zhì)結(jié)表現(xiàn)出優(yōu)異的整流特性（整流比~106）。作為光電探測(cè)器，它覆蓋了紫外到可見光波段。在254 nm的光照下可獲得高的光電開關(guān)比（107）、響應(yīng)度（3.5×103 A/W）、檢測(cè)率（6.59×1014 Jones）和外量子效率（1.7×106%）。在473 nm激光照射下，開關(guān)比和響應(yīng)度分別為103和41.5 A/W。研究發(fā)現(xiàn)，CsPbBr3-ZnO異質(zhì)結(jié)中光生載流子的弛豫長(zhǎng)度比CsPbBr3晶體中的弛豫長(zhǎng)度更長(zhǎng)，且異質(zhì)結(jié)中載流子的弛豫長(zhǎng)度可通過外部電場(chǎng)調(diào)節(jié)CsPbBr3和ZnO之間的勢(shì)壘來進(jìn)一步控制。該方法將為混合維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電子和光電性質(zhì)的基礎(chǔ)研究提供一個(gè)新的材料平臺(tái)。相關(guān)研究成果發(fā)表在Nano Today上。
國(guó)家納米中心博士研究生劉佳和博士劉風(fēng)景為論文的共同第一作者；孫連峰、謝黎明和副研究員李勇軍為論文的共同通訊作者。研究工作得到科學(xué)技術(shù)部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、廣東粵港澳大灣區(qū)國(guó)家納米科技創(chuàng)新研究院等的支持。
CsPbBr3-ZnO異質(zhì)結(jié)的生長(zhǎng)機(jī)理與形貌表征圖
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