物理學院能量轉換材料與器件團隊主要開展光-熱-電能量轉換材料的設計制備、物性調控和器件應用研究。近日，該團隊楊政博士等人在二維鈣鈦礦紫外光電探測器研究方面取得進展，相關結果“Patterned 2D Ferroelectric Perovskite Single-Crystal Arrays for Self-Powered UV Photodetector Boosted by Combining Ferro-Pyro-Phototronic and Piezo-Phototronic Effects”在線發表在國際著名期刊《Nano Letters》（IF=12.26,DOI：10.1021/acs.nanolett.2c02978）。郭林娟博士、碩士研究生劉秀為論文共同第一作者，楊政博士和中國科學院北京納米能源與系統研究所潘曹峰研究員為共同通訊作者。

金屬鹵化物鈣鈦礦鐵電體具有體光伏效應、壓電和熱釋電等性質，是構建自供電光電探測器的理想材料。綜合利用鈣鈦礦的電極化性質，可以拓寬鈣鈦礦鐵電體的應用范圍，提高其光電性能。作者使用PDMS模板輔助的反溶劑結晶方法，可控制備了圖案化的2D鐵電鈣鈦礦(PMA)₂PbCl₄單晶微米帶陣列。利用鐵電-熱釋電光電子學效應，基于該單晶陣列的自供電光電探測器在320 nm光照下表現出良好的光電探測性能。同時，與基于隨機分布單晶微米帶的光電探測器相比，基于單晶陣列的器件再現性得到顯著提高。此外，作者還通過彎曲襯底引入壓電光電子學效應，進一步提高了器件的性能。在0.71%的外部拉伸應變下，器件最大響應度從84 mA/W提高到155.5 mA/W，提升幅度達到185%。此工作為綜合利用鐵電體的電極化特性及開發新型鐵電光電子器件提供了新的思路。

2022年以來，楊政博士等人已在鈣鈦礦自供電光電探測方向取得了一系列成果，相關工作分別發表在國際著名學術期刊ACS Nano (IF=18.03, 2022, 16, 1280-1290)、Nano Energy (IF=19.07, 2022, 102, 107714和2022, 102, 107743)。以上工作得到了國家自然科學基金、河北省自然科學基金、河北省教育廳青年拔尖人才計劃項目、河北大學高層次引進人才項目資助。

論文鏈接：

[1]https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c02978

[2]https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09119

[3]https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107714

[4]https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107743

（物理學院、科學技術處供稿）