NML研究文章 | 复合光敏场效应晶体管：基于有机半导体与钙钛矿CsPbI3纳米棒双层结构

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Hybrid Field-Effect Transistors and Photodetectors Based on Organic Semiconductor and CsPbI₃ Perovskite Nanorods Bilayer Structure

Yantao Chen². Xiaohan Wu². Yingli Chu². Jiachen Zhou². Bilei Zhou². Jia Huang^1,2

Nano-Micro Lett. (2018) 10:57

https://doi.org/10.1007/s40820-018-0210-8  

本文亮点

1  制备了基于有机半导体与钙钛矿CsPbI₃纳米棒双层结构的复合光敏晶体管。

2  有机半导体层能有效传输载流子，钙钛矿层能有效吸收可见光并产生载流子。纳米棒导电性能优于量子点，晶体管结构可提供栅压调控及放大信号。

3  复合光敏晶体管表现出了优异的光敏特性，包括较高的光响应性(4300A/W)，光暗电流比(2.2×10⁴⁾以及长期环境稳定性(潮湿空气中大于一个月)等。

内容简介

纳米尺寸的全无机钙钛矿CsPbX₃ (X = I, Br, Cl)具有一系列独特的性质，包括能带结构可调控、光吸收效率高、载流子寿命长以及稳定性高等优点，在太阳能电池和光敏传感器等光电领域具有十分广阔的应用前景。

但由于该材料有效电荷传输性较差，虽可以产生大量的光生载流子，但其光敏传感器的光响应性较差。因此，提高纳米尺寸钙钛矿材料的光响应性，实现光敏器件的性能可调控，对于拓展钙钛矿材料的应用具有重要意义。

同济大学黄佳教授研究团队利用两种半导体材料，即有机半导体（2,7-二辛基苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩，C8BTBT）与一维无机钙钛矿CsPbI₃纳米棒，制备出了具有晶体管结构的光敏传感器，即复合光敏晶体管。

该复合光敏晶体管具有较优异的光敏性质和优异的环境稳定性，并且通过施加不同的栅压，可以有效实现器件光敏性能的调控。

在光栅效应的作用下，复合器件的光响应性在测试光强范围内最大可以达到4300A/W，光暗电流比可以达到2.2×10⁴。

本论文工作对提高纳米钙钛矿材料的光响应性和光电性能可调控性，以及拓展钙钛矿材料的应用具有重要意义。

图文导读

1  CsPbI₃纳米棒的形貌结构

图1 热注射法制备出的一维无机钙钛矿性质。

2  晶体管性质

图2 复合光敏晶体管的器件结构与晶体管性质。

3   性能测试

图3 复合光敏晶体管的光敏性质以及环境稳定性测试。

作者简介

主要研究方向：

柔性电子器件、有机半导体材料、传感器、有机场效应晶体管

主页链接：

https://polymer.tongji.edu.cn/info/1031/1108.htm

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