Ultrafast Self-powered Near-infrared Photodetectors and Imaging Array Based on Tin-lead Mixed Perovskites

LIU Jingjing; YANG Zhichun; BAO Haotian; MENG Xinqin; QI Minru; YANG Changgang; ZHANG Guofeng; QIN Chengbing; XIAO Liantuan; JIA Suotang

doi:10.37188/CJL.20250027

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Ultrafast Self-powered Near-infrared Photodetectors and Imaging Array Based on Tin-lead Mixed Perovskites

Editor's Choice | 更新时间：2026-01-27

- Ultrafast Self-powered Near-infrared Photodetectors and Imaging Array Based on Tin-lead Mixed Perovskites
  增强出版
- Chinese Journal of Luminescence Vol. 46, Issue 6, Pages: 1037-1047(2025)
- 作者机构：
  
  1.山西大学激光光谱研究所，光量子技术与器件全国重点实验室，山西太原 030006
  2.山西大学极端光学协同创新中心，山西太原 030006
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2022YFA1404201);国家自然科学基金(62205187;U23A20380;U22A2091;62222509;62127817;62075120);教育部长江学者和创新团队发展计划(IRT_17R70);山西省基础研究计划(202103021223032;202303021222031);中国博士后科学基金(2022M722006);山西省“1331工程”重点学科建设计划
- DOI：10.37188/CJL.20250027
  CLC： O482.31
- CSTR：32170.14.CJL.20250027
- Received：07 February 2025，
  
  Revised：2025-02-20，
  
  Published：25 June 2025
- 稿件说明：
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刘晶晶,杨志春,包昊天等.基于锡铅混合钙钛矿的超快自驱动近红外光电探测器与成像阵列[J].发光学报,2025,46(06):1037-1047.

LIU Jingjing,YANG Zhichun,BAO Haotian,et al.Ultrafast Self-powered Near-infrared Photodetectors and Imaging Array Based on Tin-lead Mixed Perovskites[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(06):1037-1047.
刘晶晶,杨志春,包昊天等.基于锡铅混合钙钛矿的超快自驱动近红外光电探测器与成像阵列[J].发光学报,2025,46(06):1037-1047. DOI： 10.37188/CJL.20250027. CSTR： 32170.14.CJL.20250027.

LIU Jingjing,YANG Zhichun,BAO Haotian,et al.Ultrafast Self-powered Near-infrared Photodetectors and Imaging Array Based on Tin-lead Mixed Perovskites[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(06):1037-1047. DOI： 10.37188/CJL.20250027. CSTR： 32170.14.CJL.20250027.

摘要

锡铅（Sn-Pb）混合钙钛矿因其卓越的光电特性，在近红外光电探测器领域得以快速发展。然而，由于其固有的快速结晶特性和Sn

易氧化的问题，实现高性能锡铅混合光电探测器仍面临巨大挑战。为了解决这一问题，该研究引入了多功能分子2，3-二氟苯胺（DBM），以调控Sn-Pb混合钙钛矿的结晶过程并且延缓Sn

氧化，从而有效提升薄膜质量。与原始薄膜相比，经DBM分子调控的Sn-Pb混合钙钛矿薄膜具有高度均匀的形貌、显著降低的粗糙度和缺陷密度。基于这种调控薄膜制备的自驱动型近红外光电探测器，光谱响应范围为300~1 100 nm，最高响应度为0.51 A·W

-1

，近红外区域（780~1 100 nm）的比探测率高达2.46 × 10

Jones，线性动态范围超过152 dB，响应时间为123/464 ns。在此基础上制备的5 × 5光电探测器阵列在近红外区域（最高可达980 nm）展现了卓越的成像能力。该工作不仅促进了Sn-Pb混合钙钛矿在近红外探测与成像领域的快速发展，还为其商业化进程奠定了基础。

Abstract

Tin-lead （Sn-Pb） mixed perovskites are extensively investigated in near-infrared （NIR） photodetectors （PDs） owing to their excellent photoelectric performance. However， achieving high-performance Sn-Pb mixed PDs remains challenging， primarily because of the rapid crystallization and the susceptibility of Sn

to oxidation. To address these issues， this study introduces the multifunctional molecules 2，3-difluorobenzenamine （DBM） to modulate the crystallization of Sn-Pb mixed perovskites and retard the oxidation of Sn

， thereby significantly enhancing film quality. Compared with the pristine film， Sn-Pb mixed perovskite films modulated by DBM molecules exhibit a highly homogeneous morphology， reduced roughness and defect density. The self-powered NIR PDs fabricated with the improved films have a spectral response range from 300 nm to 1 100 nm， a peak responsivity of 0.51 A·W

-1

， a specific detectivity as high as 2.4

6 × 10

Jones within the NIR region （780 nm to 1 100 nm）， a linear dynamic range exceeding 152 dB， and ultrafast rise/fall time of 123/464 ns. Thanks to the outstanding performance of PDs， the fabricated 5 × 5 PDs array demonstrates superior imaging ability in the NIR region up to 980 nm. This work advances the development of Sn-Pb mixed perovskites for NIR detection and paves the way for their commercialization.

关键词

Keywords

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