大尺寸二维卤化物钙钛矿铁电晶体的生长及偏振光电探测性能研究

摘要：

低维半导体材料,尤其是近些年快速发展的二维卤化物钙钛矿材料,因其固有的结构各向异性、独特的量子限域效应和优异的半导体特性,在偏振光电探测等领域展现出巨大的应用潜力.其中,铁电极化所产生的体光伏效应为实现高灵敏的偏振光电探测提供了一种简单有效的途径.然而二维卤化物钙钛矿铁电体的大尺寸晶体生长仍然是其在光电器件应用中所面临的一个科学难题.本工作中,利用溶液降温法生长出了厘米级尺寸的高质量二维卤化物钙钛矿(iPA)2EA2Pb3I10(iPA为异戊胺,EA为乙胺)铁电单晶,其最大晶体尺寸达15 mm×15 mm×3 mm.实验结果表明二维钙钛矿结构赋予(iPA)2EA2Pb3I10晶体强的光学各向异性、窄的光学带隙(1.80 eV)和极其优异的光电特性(光电响应开关比达到103).更重要的是,基于(iPA)2EA2Pb3I10铁电单晶组装的光电探测器在弱偏振光的照射下表现出极其优异的光电特性,包括大二色比(2.3)、高响应度(193 mA·W-1)和探测率(7.0×1011 Jones),超过大多数基于材料本征光学各向异性的光电探测器件.这项工作不仅为高度各向异性卤化物钙钛矿铁电体的晶体生长指明了方向,而且推动了铁电材料在高性能偏振光电探测器等方面的应用.

关键词：铁电体、晶体生长、杂化钙钛矿、二维结构、偏振光电探测

所属期刊栏目：80

分类号：TM221;TN958.98;O4

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;中国科学院前沿科学重点研究计划项目;福建省自然科学基金项目;中国科学院战略性先导科技专项;中国科学院青年创新促进会项目;博士后创新研究计划的资助项目

在线出版日期：2022-08-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：237-243