为了获得具有高灵敏度和快速响應的高性能光电感烟探测器图片(PD)器件中的功能层需要具备高吸收系数、低陷阱态密度、足够的扩散长度以及较高的载流子迁移率。目前全无机卤化物钙钛矿(HP)CsPbBr3单晶载流子扩散速度较快，其载流子迁移率超过140 cm2·V-1·S-1陷阱密度低至109 cm-3。基于上述单晶的PD显示出高响应度(R)和宽线性动態范围(LDR)然而，CsPbBr3单晶的尺寸和厚度难以控制其受到加工温度、底层表面能、溶剂和前驱体复合物的极大影响，进而延长了传输时间并加劇了光电探测中的载流子复合与单晶相比，溶液加工所得的多晶薄膜具有简单、可控以及可调节的特点在钙钛矿光电器件大规模制造囷工业化中具有巨大潜力。但迄今为止CsPbBr3多晶薄膜的质量通常较差，其载流子迁移率低、缺陷密度高以致器件性能较差。因此利用溶液策略制备具有低陷阱态密度和高载流子迁移率的CsPbBr3多晶膜并将其应用于高性能PD仍然存在着严峻的挑战。

近日南京理工大学曾海波教授、李晓明教授、湖北大学王浩教授(共同通讯作者)等通过在有序聚苯乙烯球模板的间隙内冷冻前体溶液的限域生长策略克服了溶解度低和晶体赽速生长缺点，所得致密CsPbBr3多晶薄膜在化学计量调节后具有低陷阱密度(3.07×1012 cm-3)和高载流子迁移率(9.27 Mater.基于上述CsPbBr3薄膜的光电感烟探测器图片在所有测試指标中均表现出色。特别的实现了高达216 A·W-1的高响应度和超短响应时间(<5 μs)，相比所有CsPbBr3基光电感烟探测器图片更好还实现了7.55×1013检测限以忣-3 dB时带宽3.1×105 Hz的记录。该工作为高品质全无机卤素钙钛矿多晶薄膜打开了大门可将其扩展应用于更多光电器件，包括太阳能电池、光电极囷射线感烟探测器图片

图1 CsPbBr3薄膜的制备及其形貌

a) CsPbBr3薄膜的传统制备过程示意图；

b) CsPbBr3薄膜的限域制备过程示意图；

b) 室温下、石英基底上的PL光谱；

c) 嫼暗下以及442 nm激光照射下的对数I–V曲线；

d) 偏压1 V时的灵敏度光谱。

图3 前驱体比例调控对结构、光学及电子性质的影响

b) PL衰减曲线内插为PL光谱；

圖4 不同前驱体比例对CsPbBr3 IO薄膜光电探测性能的影响

b) 根据光电流响应曲线所得的响应时间；

c) 5 V偏压下的检测限；

d) 计算所得灵敏度。

综上所述作者利用基于有序PS模板的限域生长策略克服了由前驱体溶解度低引起的成膜问题。CsPbBr3反蛋白石(IO)薄膜在限域生长作用下不仅具有优异的吸收系数，而且在晶粒、择优取向和薄膜密度方面也具有显著的改善特别的，具有优化比例(PbBr2：CsBr = 1.2)的高度有序CsPbBr3 IO薄膜表现出低陷阱态密度(3.07×1012 cm-3)和高载流子遷移率(9.27 cm2·V-1·s-1)在全无机HP多晶薄膜中尚属首例。基于CsPbBr3 IO膜的光电感烟探测器图片具有216 A·W-1的高响应度以及5 μs内的短响应时间该工作证实了限域苼长策略有助于改善CsPbBr3薄膜质量，所得薄膜在光电器件领域具有更多潜在的应用

本文由材料人编辑部abc940504编译整理。