AM综述：无铅钙钛矿光电探测器的进展、挑战与机遇

兔兔

2021-05-25

应用杂化钙钛矿材料的最先进光电探测器（PD）已成为下一代光传感的强有力候选者。其中，铅基光电材料因其独特而优越的光电性能，无疑是最受欢迎的光电材料。然而，由于铅基钙钛矿的稳定性较差，在无毒和高性能之间存在商业化的权衡，这表明用无毒的元素代替铅是不可缺少的，同时也使光电探测器的性能达到相当的水平和相对的长期稳定性。有鉴于此，吉林大学沈亮教授、国家纳米科学中心丁黎明研究员等人综述了近年来无铅钙钛矿光电探测器的研究进展，分析了新材料设计的原理，突出了一些可与铅基光电探测器媲美甚至优于铅基光电探测器的显著进展。

本文要点：

1）首先从PDs的基本类别开始，分为光电导体、光电二极管和光电晶体管。然后，总结了一些性能参数作为对不同PDs的评估。此外，还简要说明了不同无铅钙钛矿的设计原理，说明了不同的结构是如何从ABX₃型结构起源的。

2）还概述了文中描述的钙钛矿不同结构的可能特性。更重要的是，作者将基于锡、铋、锑、铜和镱的钙钛矿的主要无铅钙钛矿PDs分类，并将材料的特性与产生的器件的特性联系起来。令人惊讶的是，无铅钙钛矿PDs显示的特性与铅基PDs相当，这为无铅钙钛矿材料在光电应用方面提供了相当大的潜力。锗基卤化钙钛矿具有窄带隙和相似的光学吸收系数，表现出很好的光电特性。一些双钙钛矿，包括Cs₂InBiCl₆、Cs₂NaBiI₆和Cs₂AgInCl₆也极具希望。

3）最后对其在光通信、图像传感、窄带光探测等领域的潜在应用策略进行了探讨，并展望了开发具有更优性能的新材料和光探测器的前景。

Yiqi Zhang et al. Lead-Free Perovskite Photodetectors: Progress, Challenges, and Opportunities. Adv. Mater. 2021, 2006691.

DOI: 10.1002/adma.202006691.

https://doi.org/10.1002/adma.202006691