Un generador de imágenes de infrarrojo cercano integrado monolíticamente con perovskitas de estaño y plomo moduladas...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Optoelectrónica y sus derivados
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las perovskitas de estaño-plomo (Sn-Pb) se enfrentan a desafíos de estabilidad debido a la rápida cristalización y oxidación de Sn2+, lo que dificulta su uso en aplicaciones de infrarrojo cercano (NIR).
• Los fotodetectores e imágenes NIR de alto rendimiento requieren materiales con excelente estabilidad, baja densidad de defectos y transporte eficiente de cargas.
• Las formulaciones de perovskita existentes luchan por cumplir con los exigentes requisitos de detección sensible y rápida de la luz en el espectro NIR.

Objetivo del estudio:

• Para abordar los problemas de inestabilidad de las perovskitas Sn-Pb mediante la introducción de una molécula estabilizadora.
• Mejorar el rendimiento de los fotodetectores y sensores de imagen basados en perovskita Sn-Pb para aplicaciones NIR.
• Investigar el impacto del sulfóxido de difenilo (DPSO) en la morfología de la película de perovskita, la densidad de los defectos y la dinámica del portador.

Principales métodos:

• Incorporación de sulfóxido de difenilo (DPSO) en la tinta precursora de perovskita.
• Fabricación de fotodetectores autoalimentados y cámaras NIR utilizando las películas de perovskita modificadas.
• Caracterización de la morfología de la película, la densidad del defecto, la longitud de difusión del portador y las métricas de rendimiento del dispositivo (responsividad, detectividad, ancho de banda, rango dinámico, tiempo de respuesta).

Principales resultados:

• La adición de DPSO condujo a películas densas de perovskita con una densidad de defecto reducida y una longitud de difusión del portador prolongada.
• El fotodetector autoalimentado exhibió una respuesta espectral amplia (300-1100 nm), baja corriente oscura (4.7 × 10-8 mA cm-2) y alta detectividad (1.20 × 1012 Jones) en la región NIR.
• Logró un ancho de banda de -3 dB de 11,4 MHz, un rango dinámico lineal de 174 dB y tiempos de respuesta ultrarrápidos (14,2/17,1 ns).
• Una cámara de imágenes NIR de 64 × 64 demostró una resolución espacial de 1,32 lp mm-1.

Conclusiones:

• El difenil sulfóxido (DPSO) estabiliza eficazmente las perovskitas Sn-Pb contra la cristalización y la oxidación.
• Las perovskitas estabilizadas permiten fotodetectores NIR de alto rendimiento y autoalimentados con una detectividad y velocidad excepcionales.
• La tecnología desarrollada es adecuada para fabricar imágenes NIR avanzadas con alta resolución espacial.