近年、ハイブリッドペロブスカイト半導体材料は、バンドギャップの調整性、高い吸収係数、高いキャリア移動度、低コストといった多くの利点により、太陽電池、電界発光デバイス、光電検出器などの光電デバイス分野で注目を集めている。その中でも、ペロブスカイト単結晶薄膜は、結晶粒界がなく不純物や欠陥含有量が低い特徴から、より優れた光学的および電気的特性を示し、高性能光電デバイスの製造に理想的な材料体系となっている。しかし、ペロブスカイト単結晶薄膜は通常、空間制限法を用いて正孔輸送層上に直接成長させるため、界面欠陥やキャリア層間輸送の問題が避けられず、ペロブスカイト単結晶薄膜光電検出器の性能を著しく制限している。そこで本研究では、テンプレート剥離法の工法技術を導入し、ペロブスカイト単結晶薄膜の両側に機能層材料を蒸着して、構造がCu/BCP/C₆₀/MAPbBr₃/MoO₃/Agのペロブスカイト単結晶薄膜光電検出器を製作した。テンプレート剥離法に基づき、両側に蒸着された機能層はペロブスカイト単結晶薄膜と密接に接触し、キャリアの注入および輸送を効果的に改善する。また、最適化されたデバイス構造とエネルギーバンド整合の考慮により、高感度かつ高速応答のペロブスカイト単結晶薄膜光電検出器の実現が可能となる。改良後のデバイスのスイッチング比は最大3.1 × 10³、感度は7.15 A/W、検出率は5.39 × 10¹² ジョーンズ、外部量子効率は1794%に達する。本研究は、ペロブスカイト単結晶薄膜光電検出器の検出性能のさらなる改善と向上のための実現可能な技術的方案を提供する。

ハイブリッドペロブスカイト半導体材料;ペロブスカイト単結晶薄膜;テンプレート剥離法;光電検出器