Detectores automáticos de conteo de fotones de perovskita

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de la materia condensada
• La fotónica

Sus antecedentes:

• Las perovskitas de haluro metálico (MHP) son materiales establecidos para dispositivos optoelectrónicos como células solares y LED, generalmente bajo condiciones de luz fuerte.
• Las tecnologías actuales de conteo de fotones, como los fotomultiplicadores de silicio (SiPM), tienen limitaciones en la sensibilidad y las condiciones de funcionamiento.

Objetivo del estudio:

• Investigar el potencial de los fotodetectores de perovskita policristalinos autoalimentados para aplicaciones de conteo de fotones.
• Identificar y mitigar los factores que limitan el rendimiento de conteo de fotones de los dispositivos de perovskita.

Principales métodos:

• Caracterización de los estados de trampa poco profundos en perovskitas policristalinas de triyoduro de plomo y metilamonio.
• Estrategias para la reducción de las trampas, incluida la mejora del tamaño de los granos y la pasivación de la superficie con sulfuro de difenilo.
• Evaluación del rendimiento de los detectores de conteo de fotones de perovskita (PCD) frente a los fotomultiplicadores de silicio comerciales (SiPM).

Principales resultados:

• Se identificaron dos trampas de poca profundidad clave (5,8 meV y 57,2 meV) en los límites y superficies del grano, respectivamente.
• Reducción de la tasa de recuento oscuro (DCR) de más de 20.000 cps/mm2 a 2 cps/mm2 a temperatura ambiente mediante la mitigación de la trampa.
• Se obtiene una respuesta superior a la luz débil en comparación con los SiPM, una mejor resolución espectral de rayos gamma y un rendimiento estable a altas temperaturas (hasta 85 °C).

Conclusiones:

• Los detectores de conteo de fotones de perovskita (PCD) ofrecen una alternativa competitiva a los SiPM, especialmente para la detección de luz débil.
• La explotación de propiedades de defectos únicos, específicamente trampas poco profundas, es crucial para avanzar en el conteo de fotones basado en perovskita.
• El funcionamiento con sesgo cero garantiza propiedades estables de ruido y detección, abriendo nuevas vías para aplicaciones de perovskita.