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采用全无机CsPbBr3钙钛矿纳米晶体的高速色转换光电探测器用于紫外光通信

DOI：10.1038/s41377-019-0204-4 期刊：Light: Science & Applications 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 利用可见光至紫外（UV）波段超宽带谱的光无线通信（OWC）仍是缓解射频（RF）通信带宽饱和的关键研究领域。然而，高效紫外光电探测方法的缺失阻碍了紫外通信的发展。这一技术瓶颈主要源于现有硅基光电探测器（成本低廉且工艺成熟）对紫外光子吸收率低的问题。为突破这一技术壁垒，我们报道了一种混合硅基光电探测方案：将具有高光致发光量子产率（PLQY）和快速光致发光（PL）衰减时间的CsPbBr3钙钛矿纳米晶（NCs）作为紫外至可见光色彩转换层，用于高速日盲紫外通信。简易旋涂法制备的CsPbBr3钙钛矿纳米晶实现了高达~73%的PLQY和强紫外吸收特性。与商用硅基探测器相比，添加纳米晶层后日盲波段的响应度提升近三倍，外量子效率（EQE）提高约25%。此外，时间分辨光致发光测试显示在372nm紫外激发源下该层的衰减时间为4.5ns，证实了其作为快速色彩转换层的潜力。采用混合CsPbBr3-硅光电探测方案配合278nm紫外LED光源，最终实现了日盲通信中高达34Mbps的数据传输速率。这些发现证明了通过可调组成钙钛矿基荧光粉与低成本硅基探测器集成设计高速光接收器在紫外通信中的可行性。
作者： Chun Hong Kang，Ibrahim Dursun，Guangyu Liu，Lutfan Sinatra，Xiaobin Sun，Meiwei Kong，Jun Pan，Partha Maity，Ee-Ning Ooi，Tien Khee Ng，Omar F. Mohammed，Osman M. Bakr，Boon S. Ooi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过开发一种结合CsPbBr3钙钛矿纳米晶体的混合硅基光电探测方案，以解决紫外光探测中的技术差距，实现高速日盲紫外通信。

研究成果

该研究成功展示了一种混合CsPbBr3-硅光电探测方案，在紫外区域具有增强的响应度和EQE。CsPbBr3纳米晶的高PLQY和快速PL衰减时间使其适用于高速紫外通信。这些发现为开发低成本、高性能的紫外光电探测器铺平了道路。

研究不足

该研究的局限性在于CsPbBr3钙钛矿纳米晶层在强紫外光照射下的光稳定性——由于热降解和光氧化作用，其性能会随时间推移而衰退。未来工作可探索封装或表面钝化技术来提升稳定性。

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