有機金屬鹵化物鈣鈦礦材料因其吸光系數高、載流子擴散距離長等諸多優(yōu)異的光電性質而受到極為廣泛的關注，迄今已在太陽能電池、發(fā)光二極管和光電探測器等光電器件領域顯示出廣闊的應用前景。其中，以這類鈣鈦礦材料構筑的光電探測器具有響應度高和響應速度快等優(yōu)點，引起人們的高度重視。由于材料的形貌、構造及結晶狀況對于器件性能起到關鍵作用，如何通過鈣鈦礦材料的形貌和結構的理性設計與調控來實現其光電探測性能的提升是人們面臨的一項挑戰(zhàn)。
北京大學齊利民教授（點擊查看介紹）課題組近年來利用基于單層膠體晶體（MCC）模板的膠體球刻蝕法實現了一系列功能性二維有序微納米結構陣列的大面積可控制備，并探索了其在光子晶體傳感器、等離激元納米陣列、光電化學分解水、微透鏡陣列等領域的潛在應用。最近，他們成功地將膠體球刻蝕法拓展至有機-無機雜化鈣鈦礦納米陣列結構的可控制備，獲得了基于CH3NH3PbI3納米網的高性能光電探測器。他們通過簡便易行的旋涂方法在硅基底上制備了大面積規(guī)整有序的CH3NH3PbI3納米網，它呈現為底部通透的納米碗陣列結構（孔徑 ~1 μm），具有良好的結晶度，垂直方向的晶粒尺寸與納米網的厚度相當（~ 550 nm）。若將鈣鈦礦納米網直接制備在帶有金電極的SiO2/Si基底上，可以方便地獲得高性能的納米網光電探測器。它對于可見光具有高的檢測靈敏度和快的響應速度（~ 20 μs），對于700 nm單色光的響應度達到10.3 A/W，約為普通CH3NH3PbI3薄膜器件的6倍。這一方面是由于其獨特的二維納米網結構能夠增強其對光的捕獲，并且可以提供載流子的直接傳輸通道；另一方面是由于單層膠體晶體模板提供的限域空間可以減緩鈣鈦礦結晶過程從而提高其結晶度。該項研究揭示了膠體球刻蝕法在制備大面積規(guī)整有序的有機-無機雜化鈣鈦礦納米陣列結構方面的應用潛力，為鈣鈦礦材料的形貌調控以及高性能光電器件的設計制備提供了新的思路。
這一成果近期發(fā)表于Advanced Functional Materials，文章的第一作者為北京大學博士研究生王文慧。該項研究得到了國家自然科學基金委和國家科技部的資助。
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