近日，课题组在国际期刊《纳米研究》(Nano Research)发表题为“Epitaxial quasi-2D/3D hybrid perovskite heterojunctions for photodetector with enhanced detectivity and stability”的研究论文。

在过去的十几年里，人们对新型钙钛矿材料的制备和器件的应用展开了深入的研究，并取得了显著成就。然而，基于钙钛矿的异质结的研究目前相对较少，由不同材料组合形成的异质结界面现象还有待挖掘。

该论文采用溶液法在MAPbI₃单晶表面外延生长了一层BA₂MAPb₂I₇钙钛矿，并制备了BA₂MAPb₂I₇/MAPbI₃异质结光电探测器。如下图所示，Q-2D钙钛矿的引入使得3D钙钛矿的光致发光产生了明显的蓝移和猝灭效应。我们证明了Q-2D/3D异质结界面处的局部应变梯度有利于光生载流子的分离，其分离速度足以与辐射复合竞争。因此，基于外延的BA₂MAPb₂I₇/MAPbI₃异质结器件具有增强的光电流和强整流效果。与3D钙钛矿单晶器件相比，基于外延生长的BA₂MAPb₂I₇/MAPbI₃钙钛矿异质结光电探测器的外量子效率（EQE）提高了5倍，探测率提高了83倍。此外，外延的BA₂MAPb₂I₇/MAPbI₃钙钛矿异质结不仅具有较强的空气稳定性（> 300天），而且能够有效地抑制离子移动。这项工作为设计稳定的高性能钙钛矿器件提供了新的参考知识。

图：Q-2D钙钛矿在MAPbI₃单晶表面外延生长后使得MAPbI₃荧光发生蓝移且荧光寿命缩短。这种现象随着Q-2D钙钛矿层数的减少而变得更加明显。本研究提出了界面应变梯度促进了光生载流子的分离