评估阻断接触在抑制CsPbBr3钙钛矿探测器中的极化效应中的作用

《ACS Applied Electronic Materials》：Assessment of Blocking Contacts in Suppressing Polarization Effects in CsPbBr3 Perovskite Detectors

CsPbBr3钙钛矿探测器在室温下因离子迁移导致性能衰减，本研究通过测试Bi、Ti、Pt等8种金属接触材料及其真空热蒸发、电子束蒸发、溅射等沉积工艺，发现Bi/CLB/Pt电极配合40 nm TiC钝化层可使连续工作稳定达36天，并通过SEM和EDS揭示了阳极化学降解机制。

　　

CsPbBr₃钙钛矿作为一种室温半导体，在硬辐射检测领域受到了广泛关注，这得益于其简单的合成工艺、可扩展的晶体生长技术、低成本以及出色的能量分辨率。然而，尽管具有这些优势，在常温下，由于离子向器件电气连接的迁移（即“极化”现象），CsPbBr₃器件的性能可能会下降并发生不可逆的故障。在这项研究中，我们测试了几种接触材料，并优化了它们的沉积技术，以评估高性能CsPbBr₃ γ射线探测器的稳定性。我们使用真空热蒸发、电子束蒸发和溅射等方法，分别制备了具有低功函数（Ti、In、Sn、Sb、Pb、Bi、Al和TiC）和高功函数（Au或Pt）的金属接触材料，从而形成不同的肖特基结。这些探测器在间歇性和连续性测试模式下进行了性能评估。在所有测试的配置中，Bi/CLB/Pt电极组合表现出最佳的稳定性：在周期性测试中可稳定运行11个月，在连续性测试中可运行16天。相比之下，其他配置仅在间歇性条件下只能运行几个月。在阳极侧添加一层约40纳米厚的TiC钝化层（Bi/TiC/CLB/Pt）后，该器件能够连续运行36天而不会出现性能下降。在许多情况下，器件的失效是由于阳极的降解所致。我们通过扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱技术对新鲜阳极和降解阳极的化学变化进行了分析。