Page 123 - 《真空与低温》2025年第3期

394 真空与低温 第 31 卷 第 3 期

矿材料中的卤素比例（I/Cl），成功实现了吸收波段 测率上升了一倍。在窄带自滤波探测器中，高探
的精准调控。实验表明，随着 Cl 含量的增加（x 从 测率的数值表示在上述波段内保持低噪声的同时，
0 增至 1.8），光响应范围从 430 nm 红移至目标波段 还具备良好的窄带探测能力，灵敏度显著增强。经
2
（450～650 nm）。这种成分依赖的光学特性调控不 测量光电流为 68 nA，有效辐射面积为 25 mm ，入
仅验证了钙钛矿材料的能带可调性，还为实现窄带、 射光强为 2.6 μW/cm ，根据式（2），计算得响应度
2
高选择性光电探测提供了关键的材料基础。 R 为 106 mA/W， 在 相 同 的 10 V 电 压 下 ， 远 高 于

2.3 不同掺杂浓度下光电探测器的探测性能 CH 3 NH 3 PbCl 1.8 Br 1. 的 2 60 mA/W 。这些数据表明掺
[8]
比探测率表示的是探测器单位表面积（1 cm ） 杂之后的光电探测器对于上述波长具有高效的光
2
和单位带宽（1 Hz）的光谱探测率，用来衡量光电探 电转换能力，提高了性能且对于相应的波段具有较
测器探测光信号能力，用公式表示为： 高的探测能力。
√
R A 以 CH 3 NH 3 PbI 1.2 Cl 1. 为例，外量子效率（EQE）如
8
D = （1）
∗
图 5 所示。从图中可以看到，在施加电压为
i noise 10 V
*
式中：D 为比探测率；R 为光谱响应度；A 为器件有 时，外量子效率最大可以到达 26%，且随着电压
效辐射面积； i noise为噪声电流。 的增加，量子效率逐渐增大。高的 EQE 值表明
响应度是描述器件光电转换能力的物理量，响 CH 3 NH 3 PbI 1.2 Cl 1. 在 8 586～604 nm 内具有高效的光
应度与器件材料、光波长有关，响应通过输出与输 电转换能力，同时通过材料内部的能带调控显著抑
入功率的比值求得。由于此次实验主要研究信号 制其他波段的光响应，这种选择性抑制源于载流子
为电流，故求响应度时，输出功率由电流与输入功 在特定能垒下的输运行为：通过势垒效应实现电荷
率的比值表示，其公式转化为： 收集窄化机制（仅允许目标波长范围内的光生载流
I ph I lihgt − I dark 子被有效收集），从而赋予材料窄带自滤波特性，最
R = = （2）
P int A
终达到更窄的带宽。
P opt
式中：I ligh 为纯光电流；I dar 为暗电流；I p 为光电流，
t
k
h
等于 I ligh 与 t I dar 之差；P op 为光电探测器的入射光功 30 10 V
t
k
率；P in 为入射光强。 9 V
t
8 V
施加工作电压 10 V，在 400～700 nm 的连续光照 7 V
√ 20
下该器件未掺杂时探测率为 1.9×10 10 cm·Hz/W，
结果如图 4 所示。 外量子效率/%
10
×10 10
5
未掺杂 CH 3 NH 3 PbI 1.18 Cl 1.82 0 550 600 650
比探测率/[（cm·Hz） 1/2 /W] 3 2 Fig. 5 CH 3 NH 3 PbI 1.2 Cl 1.8 External quantum efficiency
CH 3 NH 3 PbI 1.2 Cl 1.8
CH 3 NH 3 PbI 1.16 Cl 1.84
4
波长/nm
图
5 CH 3 NH 3 PbI 1.2 Cl 1. 外量子效率
8

1
2.4 不同掺杂浓度对暗电流的影响
通过一系列实验探讨了碘离子（I ）浓度对暗
−
0
400 500 600 电流的影响。实验在入射光波长为 476～494 nm、
波长/nm
526～544 nm、586～604 nm 的最适条件下进行测
图 4 比探测率变化
量。测试结果如图 6 所示，暗电流在未掺杂情况下为
Fig. 4 Specific detectivity change −7 [9]
10.5 nA，相较于参考文献 6.8×10 A 出现了显著下
掺杂之后的探测率分别在 476～494 nm、526～ 降；掺杂之后 CH 3 NH 3 PbI 1.16 Cl 1.8 暗电流下降至 5.4 nA，
4
544 nm、 586～ 604 nm 的 波 段 范 围 内 达 到 了 3.8× CH 3 NH 3 PbI 1.18 Cl 1.8 下 降 至 4.9 nA， CH 3 NH 3 PbI 1.2 Cl 1.8
2
√
10 10 cm·Hz/W。对应于未掺杂的光电探测器，探 下降至 4.4 nA，对比之前相关文献 10 V 电压暗电