新型CsPbCl3混合纳米晶体可提高UV光电探测器荧光光强150倍

　　紫外光电探测器在火灾监测、生物分析、环境传感器、光通信/成像等方面引起了人们的广泛研究兴趣。目前，基于商用硅和无机宽带隙半导体材料的紫外光电探测器取得了很大进展，但实现紫外线的高灵敏度、快速响应时间和可见光盲检测仍然是一个挑战。因此，为了开发下一代紫外光电探测器，需要寻找具有理想带隙、紫外线吸收较强、高载流子迁移率的新型半导体材料。最近，以铯铅卤化物钙钛矿纳米晶体（nanocrystal）半导体具有较大的吸收截面、高发射效率、高电荷载流子迁移率和覆盖整个可见光（410-700 nm）的可调带隙能量，使它们成为光电探测器应用的理想候选材料。

　　其中，蓝色CsPbCl3纳米晶体的带隙为2.82 eV、吸收波长下限低于410 nm，可能是紫外光检测材料的理想选择。尽管如此，该材料体系最严重的问题之一是较低的量子产率（quantum yield），这是由于其具有较高密度的深度缺陷态（Cl空位），这将显著降低紫外光电探测器的检测灵敏度。最近，来自吉林大学的宋宏伟教授课题组通过与Ag等离子体和光子晶体的耦合来探索CsPbCl3纳米晶体的发光增强效应，即当Ag膜的等离子体峰以及PMMA蛋白石光子晶体（opal photonic crystals, OPCs）的光子禁带与蓝色CsPbCl3纳米晶体的发射峰良好匹配时，荧光增强约为50倍和20倍，这与理论模拟一致。随后，通过表面等离子体和光子晶体的结合，在CsPbCl3/Ag / OPCs混合物中的发光强度提高150倍以上，预计发射效率为51.5％。此外，采用该混合物构建处高性能柔性紫外光电探测器，表现出10-11A的极低暗电流，9×1014琼斯的高探测率，28 ms / 31 ms的快速响应时间和30纳米的极窄响应线宽，相关参数优于商用硅基光电探测器。这项工作为改善钙钛矿纳米晶体和紫外光电探测器的发光性能提供了一种实用的技术方案。相关研究发表在近期的《Advanced Functional Materials》上。