近日，物理科学与工程技术学院孙文红团队在著名学术期刊《Ceramics International》上发表了题为“High-performance UV–Vis–NIR photodetectors based on perovskite/PDPP3T polymer composites”的研究性文章。

论文作者：李国新（硕士生），王玉坤（通信作者），黄丽香（硕士生），张小小（硕士生），杨佳（硕士生），邱鑫（硕士生），孙文红（通信作者），广西大学为第一单位

文章链接： https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.12.266）

在这项工作中，团队成功地制备了基于MAPbI₃/PDPP3T:PC71BM双有源层的高性能光电探测器。复合薄膜光电探测器具有高EQE和近红外响应的优点。低带隙PDPP3T聚合物可以将光电探测器的响应光谱扩展到近红外区域。实验结果表明，MAPbI₃/PDPP3T:PC71BM复合薄膜光电探测器的光响应范围可达300-950 nm，比基于纯MAPbI₃材料的光电探测器光响应范围宽得多。复合薄膜光电探测器分别结合了MAPbI₃材料对近紫外可见光和PDPP3T:PC71BM材料对近红外光吸收特性，实现了高效的光采集。为了制备高性能光电探测器，团队优化了光电探测器结构、薄膜制备工艺、溶质浓度和光活性层厚度。最后，获得了在近紫外-可见-近红外(UV-vis-NIR)范围内具有宽光谱探测范围的光电探测器。所制备的UV-vis-NIR探测器在380 nm、655 nm和848 nm的探测率(D^*)达到为1.24×10¹³ jones、2.13×10¹³ jones和1.59×10¹³ jones。这是迄今为止报道的聚合物光电探测器中性能最好的之一，可与商用无机硅基PD相媲美。此外，该复合薄膜光电探测器的响应速度快(t_rise/t_fall = 109/49 μs)，线性动态范围为100 dB，稳定性好。此外，PDPP3T:PC71BM有源层可以有效抑制反向偏置区域的漏电，使器件获得8.58×10⁻¹⁰ A cm⁻²的超低暗电流密度(J_dark)。本研究探索了一种基于钙钛矿和低带隙光活性有机聚合物感光层的高性能光电探测器的新途径。

 

Fig. 1. (a) Schematic diagram of the MAPbI₃/PDPP3T:PC71BM composite thin-film photodetector fabrication process. Structure diagram (b) and energy level diagram (c) of the composite thin film photodetector.

Fig. 2. Molecular structures of PC71BM (a) and PDPP3T (b). UV-Vis absorption spectra of PDPP3T:PC71BM, MAPbI₃ and MAPbI₃/PDPP3T:PC71BM composite film. The external light quantum efficiency spectra (d), responsivity spectra (e) and current-voltage spectra (f) of the three best optimized devices (device A, device B and device C).