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上海大學(xué)在二維鈣鈦礦光電探測器領(lǐng)域取得重要進(jìn)展 近日，上海大學(xué)材料基因組工程研究院王生浩教授團(tuán)隊在二維鈣鈦礦光電探測器領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊通過熱調(diào)控方法制備出高結(jié)晶性、高穩(wěn)定性的二維鈣鈦礦薄膜，顯著增強(qiáng)了其在近紅外（NIR）弱光條件下的光電探測性能。相關(guān)成果以題為“A 2D Perovskite Photodetector for NIR Range and Weak‐Light Imaging Applications via Thermal Regulation”的研究論文形式，發(fā)表在材料科學(xué)領(lǐng)域著名期刊《Advanced Functional Materials》。 二維有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦因其獨特的層狀結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的光吸收能力和出色的環(huán)境穩(wěn)定性，近年來在光電探測、成像、通信等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。目前，Pb基二維鈣鈦礦材料的帶隙通常在1.6 eV以上，這使得其對近紅外波段的光吸收能力受限，難以滿足夜視成像、醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測等對低能量光探測的需求。此外，二維鈣鈦礦中不同n值的多相共存問題也會導(dǎo)致載流子傳輸路徑混亂、非輻射復(fù)合嚴(yán)重，從而影響探測效果。 在本研究中，研究人員通過熱調(diào)控襯底工藝有效抑制了二維鈣鈦礦薄膜中低n相的形成并促進(jìn)高n相的生長，從而大幅提升了結(jié)晶質(zhì)量，并減少了材料內(nèi)部的缺陷（見圖1），延長了載流子壽命。與此同時，材料的近紅外吸收能力也得到了顯著增強(qiáng)，吸收邊界延伸至816nm。基于這一優(yōu)化工藝制備的光電探測器在800nm近紅外探測表現(xiàn)出優(yōu)異性能，響應(yīng)度高達(dá)0.325 A/W，探測率達(dá)到1.12 × 10¹¹ Jones，噪聲電流極低，表現(xiàn)出良好的靈敏度與穩(wěn)定性。更重要的是，該探測器在弱光（0.1 μW/cm²）照射下仍能獲取清晰的高分辨率近紅外成像，在弱光醫(yī)療診斷、機(jī)器視覺、夜視監(jiān)控等場景有巨大應(yīng)用潛力（見圖2）。  圖1.（a）熱調(diào)控示意圖；（b）PL光譜；（c）TRPL mapping圖。  圖2.（a）探測器響應(yīng)度和探測率性能；（b）強(qiáng)光和弱光條件下的成像結(jié)果；（c）弱NIR光探測的潛在應(yīng)用。 上海大學(xué)為本文第一署名單位，上海大學(xué)材料基因組工程研究院博士生吳利芳同學(xué)為第一作者，上海大學(xué)材料基因組工程研究院王生浩教授、重慶文理學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院程江教授、李璐教授為共同通訊作者。該工作獲得了國家自然科學(xué)基金面上項目（12474072、52374307）和先進(jìn)耐火材料全國重點實驗室的支持，在此表示感謝。 論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202505180 |
