物理學(xué)院能量轉(zhuǎn)換材料與器件團(tuán)隊(duì)主要開(kāi)展光-熱-電能量轉(zhuǎn)換材料的設(shè)計(jì)制備、物性調(diào)控和器件應(yīng)用研究。近日，該團(tuán)隊(duì)楊政博士等人在二維鈣鈦礦紫外光電探測(cè)器研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果“Patterned 2D Ferroelectric Perovskite Single-Crystal Arrays for Self-Powered UV Photodetector Boosted by Combining Ferro-Pyro-Phototronic and Piezo-Phototronic Effects”在線(xiàn)發(fā)表在國(guó)際著名期刊《Nano Letters》（IF=12.26,DOI：10.1021/acs.nanolett.2c02978）。郭林娟博士、碩士研究生劉秀為論文共同第一作者，楊政博士和中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所潘曹峰研究員為共同通訊作者。

金屬鹵化物鈣鈦礦鐵電體具有體光伏效應(yīng)、壓電和熱釋電等性質(zhì)，是構(gòu)建自供電光電探測(cè)器的理想材料。綜合利用鈣鈦礦的電極化性質(zhì)，可以拓寬鈣鈦礦鐵電體的應(yīng)用范圍，提高其光電性能。作者使用PDMS模板輔助的反溶劑結(jié)晶方法，可控制備了圖案化的2D鐵電鈣鈦礦(PMA)₂PbCl₄單晶微米帶陣列。利用鐵電-熱釋電光電子學(xué)效應(yīng)，基于該單晶陣列的自供電光電探測(cè)器在320 nm光照下表現(xiàn)出良好的光電探測(cè)性能。同時(shí)，與基于隨機(jī)分布單晶微米帶的光電探測(cè)器相比，基于單晶陣列的器件再現(xiàn)性得到顯著提高。此外，作者還通過(guò)彎曲襯底引入壓電光電子學(xué)效應(yīng)，進(jìn)一步提高了器件的性能。在0.71%的外部拉伸應(yīng)變下，器件最大響應(yīng)度從84 mA/W提高到155.5 mA/W，提升幅度達(dá)到185%。此工作為綜合利用鐵電體的電極化特性及開(kāi)發(fā)新型鐵電光電子器件提供了新的思路。

2022年以來(lái)，楊政博士等人已在鈣鈦礦自供電光電探測(cè)方向取得了一系列成果，相關(guān)工作分別發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊ACS Nano (IF=18.03, 2022, 16, 1280-1290)、Nano Energy (IF=19.07, 2022, 102, 107714和2022, 102, 107743)。以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、河北省自然科學(xué)基金、河北省教育廳青年拔尖人才計(jì)劃項(xiàng)目、河北大學(xué)高層次引進(jìn)人才項(xiàng)目資助。

論文鏈接：

[1]https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c02978

[2]https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09119

[3]https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107714

[4]https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107743

（物理學(xué)院、科學(xué)技術(shù)處供稿）