En raison de la large application des photodétecteurs dans des domaines tels que la communication optique, surveillance de l'environnement, et la détection d'images, la recherche pour développer des photodétecteurs hautement efficaces a attiré une grande attention au cours des dernières décennies. Depuis 2009, halogénure de plomb méthylammonium (CH 3 NH 3 PbX 3 , X =halogène) les pérovskites sont devenues un sujet brûlant en science des matériaux pour la collecte de lumière dans les photodétecteurs.

Maintenant, les performances des photodétecteurs à base de couches minces polycristallines de pérovskite sont encore à une certaine distance de la valeur attendue. L'une des raisons est que le transport du porteur à l'interface est facilement affecté par les joints de grains et les défauts de grains. De nombreux groupes de recherche ont essayé de combiner des films minces polycristallins de pérovskite avec une haute mobilité, matériaux bidimensionnels pour améliorer les performances de l'appareil, et ont obtenu des résultats prometteurs, mais les effets négatifs des joints de grains polycristallins de pérovskite demeurent.

Pour résoudre ce problème, une équipe dirigée par Assoc. Le professeur Yu Weili de l'Institut d'optique de Changchun, Mécanique fine et physique (CIOMP) de l'Académie chinoise des sciences, et le professeur GUO Chunlei de l'Université de Rochester ont synthétisé un CH à faible densité de défauts de surface 3 NH 3 PbBr 3 microplaque par la stratégie de cristallisation à température inverse. Ils ont préparé un photodétecteur à structure verticale efficace combinant un monocristal de pérovskite de haute qualité avec du graphène monocouche avec une mobilité élevée des porteurs.

Les photodétecteurs verticaux réalisés avec ces CH 3 NH 3 PbBr 3 les microplaques et le graphène monocouche présentent d'excellentes performances de réponse à la lumière avec une sensibilité élevée à la lumière (≈1017.1 AW ^-1 ), haute détectivité lumineuse (≈2.02×10 ¹³ Jones) et un gain ultra-élevé de 2,37 × 103 sous une irradiation laser de 532 nm à température ambiante. Les paramètres sont environ un ordre de grandeur plus grand que celui des photodétecteurs sans graphène monocouche.

Des études de cinétique ultrarapide des porteurs ont montré que l'amélioration des performances de l'appareil est principalement due à la durée de vie accrue des porteurs de pérovskite de cristaux de pérovskite de haute qualité et à l'extraction et au transport efficaces de charge gratuite par le graphène.

On pense que les performances de l'appareil considérablement améliorées après la combinaison de la microplaque de pérovskite avec le graphène bidimensionnel sont étroitement liées à la synergie opérationnelle des deux matériaux dans la génération et le transport de porteurs. Cela met l'accent sur le rôle de la structure de l'appareil et de la conception de la bande d'énergie dans l'optimisation de l'appareil, et révèle le mécanisme d'extraction et de transmission efficaces des porteurs.

Cette étude, Publié dans Petit , propose une nouvelle stratégie pour la préparation de photodétecteurs à pérovskite haute performance, et jouera un rôle clé dans la promotion de la recherche et du développement de dispositifs photovoltaïques composites bidimensionnels à pérovskite.