成果简介
由互补材料制成的混合维 (2D/3D) 范德华 (vdW) 异质结构在光电器件领域具有很大的应用前景。除了简单的机械堆叠之外，直接在二维材料上生长单晶钙钛矿以构建高质量的vdW异质结可以更好地促进载流子传输。本文，清华大学任天令课题组在《InfoMat》期刊发表名为“Directly integrated mixed-dimensional van der Waals graphene/perovskite heterojunction for fast photodetection”的论文，研究通过在单层石墨烯上直接生长单晶杂化钙钛矿来制造单片集成石墨烯/钙钛矿异质结器件。由于强界面耦合，混合器件实现了自供电行为，并表现出突出的光响应特性，响应速度高达2.05μs。此外，响应度和检测率可以提高到10.41AW-1和4.65×10^12 Jones在-3V偏压的驱动下。该技术不仅提高了器件性能，而且为下一代直接集成vdW光电器件的开发提供了有效的指导。
图文导读
图1、（a）说明了在石墨烯上直接集成单晶钙钛矿的制造过程。(B) 2D 石墨烯/3D 钙钛矿 vdW 异质结光电探测器的照片。(C) 在石墨烯/SiO 2衬底上直接生长的单晶钙钛矿的代表性扫描电子显微镜 (SEM) 图像。(D) 无偏压时的能带
图2、石墨烯和 MAPbBr 3单晶钙钛矿的表征
图3、石墨烯集成的 MAPbBr 3单晶器件
图4、设备的性能参数。
小结
综上所述，我们实现了单晶钙钛矿在石墨烯上的生长，构建了直接集成的混合维2D/3D垂直结构vdW异质结探测器。这种提出的单像素钙钛矿异质结构检测器能够检索物体的空间信息以进行计算成像。其实际应用的可能性包括危险气体泄漏的可视化、生物医学的癌症检测以及自动驾驶汽车的3D态势感知。
文献：https://doi.org/10.1002/inf2.12347
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