现在的纳米技术 - 新闻稿：用于发光和光检测的新型钙钛矿电化学电池

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双功能钙钛矿硅集成电化学电池 CREDIT
美洲国家组织

摘要：
Opto-Electronic Advances 的新出版物 10.29026/oea.2023.220154 讨论了用于光发射和光检测的新型钙钛矿电化学电池设计。

用于光发射和光检测的新型钙钛矿电化学电池设计

中国四川| 发表于 12 年 2023 月 XNUMX 日

尽管卤化物钙钛矿发光器件表现出高效率、高色纯度和宽色域等优异性能，但其工业集成通常受到器件多层结构技术复杂性和运行中诱导加热稳定性差的影响。卤化物钙钛矿发光电化学电池是一种新型钙钛矿光电器件，其与钙钛矿发光二极管的不同之处在于简单的单层结构。论文中报道的钙钛矿发光电化学电池由硅基底、多功能单一复合钙钛矿层（卤化物钙钛矿微晶、聚合物支撑基质和添加的移动离子的混合物）和透明单壁碳纳米管薄膜顶部接触组成。由于硅具有良好的导热性，与传统的 ITO/玻璃基板相比，该器件在运行过程中的发热要低 40%。此外，当对器件施加正偏压时，它在 7000 nm（绿色）处产生的亮度超过 2 cd/m523。当对设备施加负偏压时，它作为光电探测器运行，灵敏度高达 0.75 A/W（对于蓝色或紫外区域的波长），比探测率为 8.56∙1011 Jones，线性动态范围为 48 dB。 24 像素指示器显示器的演示以及通过创建最小特征小于 50 μm 的电致发光图像成功实现设备小型化，证明了此类设备的技术潜力。

钙钛矿发光电化学电池是传统钙钛矿材料器件研究发光二极管的可行替代品。钙钛矿发光电化学电池不仅意味着具有更简单的架构和设计，用一个功能层取代钙钛矿发光二极管的多个活性层、电荷分离层和传输层，而且钙钛矿发光电化学电池可以拥有所有功能。 LED 具有非凡的特性，例如高效率、高色纯度和宽色域。钙钛矿发光电化学电池之所以能够做到这一点，与LED的工作原理完全不同：当对器件施加电偏压时，钙钛矿层内移动的正离子和负离子动态地向相应的电极迁移，形成钙钛矿层内部的 pin 结构，可实现有效的电子空穴复合和光子发射！对传统 LED 技术的各种支持的综合研究是实现产业机会多样化的宝贵来源。

所报告的设备表现出卓越的发光和光检测（“双功能”）特性，同时增强了运行中的加热耐久性。这是可能的，因为在钙钛矿发光电化学电池设计中使用了硅衬底。硅材料是 CMOS 技术（互补金属氧化物半导体技术）的垫脚石之一，该技术用于制造所有半导体芯片、显示器等。钙钛矿材料等新兴材料与硅的集成为研发界带来了新的挑战。距离获得工业钙钛矿发光电化学电池又近了一步。

最后但并非最不重要的一点是，所报道的设备设计的更广泛的背景优势是其基于单壁碳纳米管的无 ITO 透明电极。 ITO（氧化铟锡）是一种透明导电材料，广泛应用于钙钛矿光伏和光电子领域。铟是一种消耗性元素，因此，用其他基于地球丰富元素的材料替代 ITO 将有助于解决行业中的铟短缺问题。

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目前的项目是阿尔费罗夫大学和圣彼得堡信息技术机械与光学大学之间蓬勃合作的成果，这两所大学都位于圣彼得堡（俄罗斯）。阿尔费罗夫大学 Ivan Mukhin 教授（可再生能源实验室）研究小组的目的是通过创新器件设计（柔性和可拉伸电子器件）扩展传统半导体（硅和 III-V 族半导体）电子学和光电子学的视野并在材料合成和制造方面具有独创性的想法（利用半导体纳米线等低维结构）。圣彼得堡ITMO大学Sergey Makarov教授（混合纳米光子学与光电子学实验室）研究小组不仅专注于卤化物钙钛矿光子学和非线性光学领域的基础研究，还致力于光伏和光电子学的发展钙钛矿器件，提高其稳定性和工业集成度。

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Opto-Electronic Advances (OEA) 是一份高影响力、开放获取、同行评审的 SCI 月刊，影响因子为 8.933（IF2021 期刊引证报告）。自2018年36月创刊以来，OEA已被SCI、EI、DOAJ、Scopus、CA和ICI数据库收录，编委会成员扩大到来自17个国家和地区的49名成员（平均h指数XNUMX）。

该期刊由中国科学院光电研究所出版，旨在为研究人员、院士、专业人士、从业人员和学生提供一个以高质量的实证和理论研究论文的形式传授和分享知识的平台。光学、光子学和光电子学主题。

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