Tumstora högkvalitativa perovskit-enkristaller bildade genom att undertrycka fassegregeringen för applikationer i ljusdrivna integrerade kretsar. Kredit:DICP
Perovskiter med flera katjoner och blandade halogenider (FAMAC), som bildas genom att inkorporera Cs/MA/Br-joner i FAPbI 3 perovskites, anses vara de bästa kompositionerna för tillämpningar i högeffektiva fotovoltaiska och fotoelektroniska enheter på grund av deras förbättrade stabilitet, undertryckt jonmigrering, och minskad hysteres. Dock, den faktiska sammansättningen, speciellt innehållet av Cs i FAMACs perovskiter, för de toppmoderna enheterna som rapporterats av olika forskargrupper har varit inkonsekventa.
Vidare, fassegregering till den gula icke-perovskitfasen observeras ofta under kristallisationsprocessen. Denna oönskade gula fas fungerar som fångsttillstånd eller spridningscentra, som har en negativ inverkan på laddningsbärarens rörlighet och bärares rekombinationsdynamik, vilket försämrar enhetens prestanda.
Nyligen, en forskargrupp ledd av Prof. Liu Shengzhong från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), i samarbete med Prof. Liu Yucheng från Shaanxi Normal University, och prof. Mercouri G. Kanatzidis från Northwestern University (Evanston), föreslagit en effektiv strategi för att erhålla högkvalitativa perovskit-enkristaller med en storlek upp till 5 tum. De stora och renfasiga enkristallerna användes för att designa högpresterande självdrivna fotodetektorer med integrerade kretsar.
Detta arbete publicerades i Vetenskapens framsteg .
Forskarna valde ett reduktionsmedel, myrsyra, för att undertrycka fassegregering under kristallisationsprocessen för att erhålla mycket stora trippelkatjoner av blandade halogenidperovskit-enkristaller. Denna strategi gav toppmoderna perovskit-enkristaller med lång bärarlivslängd, hög laddningsmobilitet, långt bärardiffusionsavstånd, överlägsen enhetlighet, och långsiktig stabilitet, vilket underlättar konstruktionen av högpresterande självdrivna fotodetektorer av integrerad kretstyp.
Dessutom, eftersom fotodetektorn som består av kristallen uppvisade stor responsivitet, hög fotokonduktiv förstärkning, utmärkt detektivitet, och snabb svarshastighet, ett integrerat bildsystem med enhetlig fotorespons tillverkades baserat på en 12 x 12 pixelmatris av enkristallfotodetektorer.
Till exempel, en 2 x 2 pixelmatris visade god särskiljning mellan pixlar vid selektiv belysning.
"Vi tror att en sådan ny design kommer att öppna nya vägar för tillämpningar av perovskite självdrivna integrerade kretsar i enheter som är relevanta för bildbehandlingstillämpningar, " sa prof. LIU.
