(a) Structure schématique du détecteur de lumière polarisée. (b) Photoconductivité parallèle et perpendiculaire à l'interface. (c) Anisotropie de la photoconductivité en fonction de la puissance d'excitation. (d) Photocourant à résolution angulaire en fonction de l'angle de polarisation mesuré à 405 nm sous une polarisation nulle. (e) Rapports de polarisation expérimentaux de certains détecteurs de lumière polarisée signalés. (f) Photocourant dépendant de l'angle du présent dispositif mesuré à différentes températures. Crédit :@Science China Press
Les photodétecteurs sensibles à la polarisation basés sur des semi-conducteurs anisotropes présentent un large éventail d'avantages dans des applications spécialisées, comme l'astronomie, télédétection, et le multiplexage par division de polarisation. Pour la couche active des photodétecteurs sensibles à la polarisation, les recherches récentes portent sur les pérovskites hybrides organiques-inorganiques bidimensionnelles (2D), où les dalles inorganiques et les espaceurs organiques sont alternativement disposés dans des structures en couches parallèles. Par rapport aux matériaux 2D inorganiques, surtout, l'accessibilité de la solution des pérovskites hybrides permet d'obtenir leurs gros cristaux à faible coût, offrant des opportunités intéressantes pour incorporer l'anisotropie cristalline hors du plan pour la photodétection sensible à la polarisation. Cependant, limité par l'anisotropie d'absorption de la structure du matériau, la sensibilité de polarisation d'un tel dispositif reste faible. Ainsi, une nouvelle stratégie pour concevoir des pérovskites hybrides 2D avec une grande anisotropie pour la photodétection sensible à la polarisation est nécessaire de toute urgence.
Les hétérostructures fournissent un indice pour relever ce défi. D'un côté, la construction d'hétérostructures peut améliorer l'absorption optique et les densités de porteurs libres du composite. D'autre part, le champ électrique intégré à l'hétérojonction peut séparer spatialement les paires électron-trou photogénérées, réduisant considérablement le taux de recombinaison et améliorant encore la sensibilité des photodétecteurs sensibles à la polarisation. Par conséquent, la construction d'hétérostructures monocristallines de pérovskites hybrides 2D anisotropes permettrait de réaliser des dispositifs à haute sensibilité de polarisation.
Dans un nouvel article de recherche publié dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , scientifiques de l'Institut de recherche du Fujian sur la structure de la matière, L'Académie chinoise des sciences crée un cristal à hétérostructure 2D/3D, combiner la pérovskite hybride 2D avec son homologue 3D; et réalisez une photodétection sensible à la polarisation avec des performances record. Différent des travaux précédents, les dispositifs basés sur le cristal d'hétérostructure exploitent délibérément l'anisotropie de la pérovskite 2D et le champ électrique intégré de l'hétérostructure, permettant la première démonstration d'un photodétecteur sensible à la polarisation basé sur l'hétérostructure pérovskite qui fonctionne sans avoir besoin d'une alimentation externe en énergie. Notamment, la sensibilité de polarisation de l'appareil surpasse tous les appareils à base de pérovskite signalés ; et peut être compétitif avec les photodétecteurs conventionnels basés sur l'hétérostructure inorganique. D'autres études révèlent que le champ électrique intégré formé à l'hétérojonction peut séparer efficacement ces excitons photogénérés, réduisant leur taux de recombinaison et donc améliorant les performances du photodétecteur sensible à la polarisation résultant.
« Une sensibilité élevée à la polarisation est obtenue avec succès dans un photodétecteur sensible à la polarisation auto-piloté basé sur une hétérostructure de pérovskite hybride monocristalline 2D/3D qui est développée via une méthode de solution délicate, " affirme l'auteur, « Cette étude innovante élargit le choix des matériaux utilisables pour les photodétecteurs sensibles à la polarisation haute performance, et en conséquence, les stratégies de conception.
