具有钙钛矿/有机双吸收层的低噪声电调制双模光电探测器

《ACS Nano》：Low-Noise Electrically Modulated Dual-Mode Photodetectors with Perovskite/Organic Dual Absorption Layers

双模式光电探测器基于钙钛矿/有机双吸收层，通过外偏实现检测波段切换，利用不同材料载流子电场灵敏度差异，在反向偏置下暗电流降低两个数量级，正向偏置下暗电流降低三个数量级，分别达到>1011 Jones和>190 dB动态范围，最小检测光强达7.0 pW/cm2，并成功应用于双通道光通信加密系统。

　　

具有可调光谱检测范围的光电探测器在先进的光电应用中引起了广泛关注，例如自对准多光谱成像、物体识别和加密通信。本文基于垂直堆叠的钙钛矿/有机（FA_0.9Cs_0.1PbI_2.85Br_0.15/PM6:BTP-eC9）双吸收层，展示了一种双模式光电探测器，该探测器在外加偏压下可以在基本检测带（由钙钛矿吸收层决定）和扩展检测带（由有机吸收层决定）之间切换。这种光电探测器利用了非激子钙钛矿和激子有机半导体中自由电荷生成对电场敏感度存在显著差异的特性。通过界面工程处理，反向偏压和正向偏压区域下的暗电流分别降低了两个数量级和三个数量级，从而实现了超过10¹¹ Jones的特定检测灵敏度以及两种检测模式下超过190 dB的大线性动态范围，使得最低可检测光强度达到约7.0 pW cm^–2。作为概念验证，我们使用这种探测器实现了一个用于信息加密的双通道光通信系统。研究表明，利用钙钛矿/有机双吸收层是开发具有不同光谱响应范围的电调制双模式光电探测器的一种通用方法。