Fotodetector tipo p‐i‐n basado en película nanométrica CuSCN/Cs3Bi2I6Br3

XIE Guo-ao ,  

WANG Ya-qi ,  

LI Gen ,  

ZENG Min ,  

HUANG Hao ,  

DENG He-ming ,  

HU Yong-ming ,  

GU Hao-shuang ,  

LI Yue-bin ,  

摘要

El perovskita haluro de plomo presenta excelentes características optoelectrónicas como alta absorción de luz, larga longitud de difusión de portadores y alta eficiencia cuántica de fluorescencia, convirtiéndose en un tema destacado en el campo de los fotodetectores (PDs). Sin embargo, la alta toxicidad biológica y la baja estabilidad ambiental del perovskita de plomo limitan el desarrollo y la aplicación de estos dispositivos, por lo que es especialmente importante buscar materiales estables y de baja toxicidad. Hasta ahora se han estudiado materiales como Sn, Ge, Sb y Bi, destacando los perovskitas a base de bismuto debido a su estabilidad, no toxicidad y banda prohibida amplia como uno de los materiales candidatos. La performance de los PDs está influenciada por muchos factores, siendo la supresión de la corriente oscura una de las formas importantes de mejorar el rendimiento del dispositivo. En este trabajo, mediante el recubrimiento por giro con solución, se reemplazó el compuesto inorgánico CuSCN al método tradicional PEDOT∶PSS como capa de transporte de huecos (HTL), fabricando un fotodetector tipo p‐i‐n con estructura ITO/CuSCN/Cs3Bi2I6Br3/ZnO/Ag. El nivel de energía del orbital molecular desocupado más bajo (LUMO) de CuSCN es -1,5 eV, con una barrera de inyección electrónica de hasta 3,3 eV con ITO, mucho mayor que la barrera entre PEDOT∶PSS e ITO (1,8 eV), bloqueando de manera más efectiva la inyección de electrones desde el electrodo ITO bajo polarización inversa, reduciendo así la corriente oscura del detector. Bajo iluminación monocromática de 425 nm y condiciones de autoalimentación, la corriente fotogenerada alcanza 6,87×10-6 A, con corriente oscura tan baja como 3,52×10-11 A y una relación señal/ruido superior a 105, mejorando en dos órdenes respecto a detectores basados en PEDOT∶PSS. Además, los tiempos de subida y bajada son menores a 0,12 s, mejores que los detectores basados en PEDOT∶PSS, atribuible a una mayor movilidad de transporte de portadores en CuSCN. Los resultados indican que el fotodetector con estructura ITO/CuSCN/Cs3Bi2I6Br3/ZnO/Ag tiene las ventajas de autoalimentación, alta relación de conmutación, estabilidad y no toxicidad, ofreciendo una estrategia viable para la comercialización.

关键词

Perovskita sin plomo; fotodetector; capa de transporte de huecos; corriente oscura

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