Pérovskites à cations multiples et halogénures mixtes (FAMAC), qui sont formés en incorporant des ions Cs/MA/Br dans le FAPbI 3 pérovskites, sont considérés comme les meilleures compositions pour les applications dans les dispositifs photovoltaïques et photoélectroniques à haut rendement en raison de leur stabilité accrue, suppression de la migration des ions, et une hystérésis réduite. Cependant, la composition réelle, en particulier le contenu des Cs dans les pérovskites des FAMAC, pour les dispositifs de pointe signalés par différents groupes de recherche a été incohérente.

Par ailleurs, une ségrégation de phase dans la phase jaune non pérovskite est souvent observée pendant le processus de cristallisation. Cette phase jaune indésirable agit comme des états de piégeage ou des centres de diffusion, qui a un impact négatif sur la mobilité des porteurs de charge et la dynamique de recombinaison des porteurs, détériorant ainsi les performances de l'appareil.

Récemment, un groupe de recherche dirigé par le professeur Liu Shengzhong du Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec le professeur Liu Yucheng de l'Université normale du Shaanxi, et Prof. Mercouri G. Kanatzidis de Northwestern University (Evanston), a proposé une stratégie efficace pour obtenir des monocristaux de pérovskite de haute qualité d'une taille allant jusqu'à 5 pouces. Les monocristaux à phase large et pure ont été utilisés pour concevoir des photodétecteurs à circuit intégré autoalimentés hautes performances.

Ce travail a été publié dans Avancées scientifiques .

Les chercheurs ont sélectionné un agent réducteur, l'acide formique, pour supprimer la ségrégation de phase pendant le processus de cristallisation pour obtenir de très gros monocristaux de pérovskite à halogénure mixte à triple cation. Cette stratégie a donné des monocristaux de pérovskite à la pointe de la technologie avec une longue durée de vie des porteurs, mobilité de charge élevée, longue distance de diffusion des porteurs, uniformité supérieure, et stabilité à long terme, facilitant ainsi la conception de photodétecteurs de type circuit intégré auto-alimentés hautes performances.

De plus, puisque le photodétecteur comprenant le cristal présentait une grande réactivité, gain photoconducteur élevé, excellente détective, et une vitesse de réponse rapide, un système d'imagerie intégré avec une photo-réponse uniforme a été fabriqué sur la base d'une matrice de 12 x 12 pixels de photodétecteurs monocristallins.

Par exemple, une matrice de 2 x 2 pixels a montré une bonne discrimination entre les pixels lors d'un éclairage sélectif.

"Nous pensons qu'une conception aussi novatrice ouvrira de nouvelles voies pour les applications de circuits intégrés auto-alimentés en pérovskite dans des dispositifs pertinents pour les applications d'imagerie, " a déclaré le professeur LIU.