近日,课题组在基于铜卤化物的偏振灵敏日盲紫外光电探测器方面取得重要进展,相关结果以“Highly Polarization-Sensitive Solar-Blind Ultraviolet Photodetection Based on One-Dimensional Rb2CuCl3 Microwires”为题发表在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上。该论文的第一作者为2021级博士研究生马敬丽,通讯作者为我院史志锋教授,郑州大学物理学院为论文第一单位。
偏振灵敏的日盲紫外光电探测器在高对比度偏振器、紫外加密光通讯、光互连等军事和民用领域有着迫切的需求。然而,传统的偏振探测技术往往需要额外集成偏振元件,增加了设备制造的复杂性和成本。采用具有优异光电特性及各向异性晶体结构或形态的半导体作为光敏层是理想的替代方案。传统的金属卤化物钙钛矿尽管因其优异的光电特性和简便的溶液制备方法在光电探测器应用中取得了显著的进展。然而,除了众所周知的铅毒性和稳定性问题外,传统铅卤化物钙钛矿材料固有的弱各向异性结构和窄带隙限制了其在偏振日盲紫外光电探测器中的应用。
基于此,课题组通过简单的降温结晶法成功制备了一维宽禁带钙钛矿衍生物Rb2CuCl3微米线。通过密度泛函理论和形貌预测,揭示了Rb2CuCl3微米线沿b轴优先生长的一维形貌形成机制是由不同晶面的表面能差异导致生长速率的不同引起的。通过第一性原理确定了该材料在ac面和bc面上的部分电荷密度分布,揭示了其电子结构的各向异性。实验和理论拉曼光谱证实了Rb2CuCl3微米线的拉曼振动模式存在显著的分子振动各向异性。角分辨光致发光与紫外-可见吸收光谱进一步揭示了材料的各向异性光学特性。最后,成功制备出基于Rb2CuCl3微米线的偏振灵敏日盲紫外光电探测器,其在265 nm光照下展现出78 mA W−1的响应度以及约1.7的光电流各向异性比。上述工作为设计与制备偏振灵敏的日盲紫外光电探测器提供了新的解决方案。
该项工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、河南省杰出青年科学基金等项目的支持。
文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202414943