Journal of Materials Chemistry C ：基于MAPbI3 /PEDOT:PSS复合材料的快速、自驱动、室温运转的近红外-太赫兹光电探测器

民咕咕

2020-08-06

由单一器件构成的近红外-太赫兹（NIR-THz）宽谱光电探测器在成像，遥感，通信和光谱学等诸多领域具有潜在的应用价值。特别是随着太赫兹技术的不断发展，空间网络通信和生物医学成像等领域迫切需要具有自驱动、快速响应和室温运转性能的太赫兹探测器。然而，现有的商用探测器（如bolometer, Golay cells, Schottky diodes等）很难满足要求。近年来，随着新型半导体材料的发展，基于塞贝克效应的光热电(PTE)探测器，由于其结构简单、自供电、低功耗和室温操作等优点，在宽带检测中显示出了潜在的应用前景，成为NIR-THz波段检测的优秀候选者。

一般来说，对于提高PTE器件整体响应的塞贝克系数最有效的策略是用两种不同的材料构建异质结。近年来，有科研小组证明钙钛矿材料不仅具有优异的光电特性，还是一种极具潜力的热电材料，具有较大的赛贝克系数和较低的热导。同时，PEDOT:PSS热电器件因其高热电性能（其最高的赛贝克系数可达436 μV/K，电导可达104 S/m）、简单和柔性的制备工艺等特性而受到越来越多的关注。因此，将这两种高热电性能的材料有机的结合在一起能够制备出具有高性能的热电探测器并有效地应用于NIR-THz波段检测。

近期，天津大学姚建铨院士和张雅婷副教授等人提出利用MAPbI₃ /PEDOT:PSS复合材料制备了具有快响应的自驱动室温运转的光电器件，实现了NIR-THz宽光谱探测。

本文要点：

要点1. 研究结果表明，通过MAPbI₃ /PEDOT:PSS复合材料的设计，增强了光热电系统的赛贝克系数提高了器件的整体响应度， MAPbI₃ /PEDOT:PSS复合材料器件在1064 nm和 2.52 THz波长激光辐照下展示出稳定且可重复的光开关特性，随着辐照光波长的增加，光响应度降低。

要点2. 同时利用MAPbI₃ /PEDOT:PSS复合材料特性实现了快响应探测，响应时间可达28 μs。该器件的研究为高性能、快速、自驱动、室温运转的近红外-太赫兹宽谱探测器的研制提供了新的途径。

图1 MAPbI₃ /PEDOT:PSS器件近红外-太赫兹光热电响应。

Yifan Li, Yating Zhang, Tengteng Li, Xin Tang, Mengyao Li, Zhiliang Chen, Qingyan Li, Quan Sheng, Wei Shi and Jianquan Yao. A Fast Response, Self-Powered and Room Temperature Near Infrared-Terahertz Photodetector Based on MAPbI₃ /PEDOT:PSS Composite. Journal of Materials Chemistry C. 2020

DOI: 10.1039/D0TC02399J

https://doi.org/10.1039/D0TC02399J