金属卤化物钙钛矿材料具有优异的光电特性，在高效率光伏电池和发光二极管领域已展现出应用潜力。此外，该材料较高的载流子迁移率、较长的寿命和扩散长度也使得其成为制备高性能光电探测器的理想候选材料。目前，钙钛矿材料在光电探测器方面的研究仍处于初期阶段，还要很多关键的科学与技术问题需要解决。在材料方面，传统钙钛矿探测器多基于薄膜体系，但是薄膜内大量晶界和缺陷的存在不利于器件性能的进一步提升；在应用方面，稳定性以及铅无毒是钙钛矿光电探测器走向商业化应用的两个关键因素。

近期，我院材料物理研究所在钙钛矿光电探测器的研究方面取得进展，相关的研究成果以“Controllable Vapor-Phase Growth of Inorganic Perovskite MicrowireNetworks for High-Efficiency and Temperature-StablePhotodetectors”发表在物理类期刊《ACS Photonics》（IF=6.880）上（ACS Photon. 2018, 5, 2524‒2531）。该论文的第一作者为2017级博士生李营，通讯作者为史志锋副教授和李新建教授。作者采用低压气相沉积技术获得了高质量的CsPbCl₃微米线网络状结构，利用其单晶结构特征及光波导传输能力，成功制备出高性能的光电导型探测器，并首次探讨了钙钛矿光探测器的高温稳定性。实现发现，在100℃下连续工作9 h，器件的光探测能力依然可以保持，展现出优良的应用前景。

进一步，通过对生长工艺进行优化，该研究团队获得了具有规则形状、结晶性、光学及电学特性均较好的二维CsPbBr₃钙钛矿微米盘。通过构建CsPbBr₃微米尺度的光电探测器实现了高效的电荷收集，所制备的器件具有较高的响应度、比探测率以及出色的工作稳定性。此外，二维CsPbBr₃钙钛矿微米盘材料具有良好的结构稳定性，未封装的器件在空气环境下放置7个月后仍可稳定工作，展现出作为稳定高效光探测材料的独特优势。相关成果以“Highly Stable Perovskite Photodetector Based on Vapor-Processed Micrometer-Scale CsPbBr₃Microplatelets”发表在《Chemistry of Materials》（IF=9.890）上（Chem. Mater. 2018, 30, 6744‒6755）。该论文的第一作者为2017级博士生李营，通讯作者为史志锋副教授、李新建教授和单崇新教授。

在无铅钙钛矿体系方面，研究团队也获得了积极进展。利用低温溶液技术成功制备出无机非铅的双钙钛矿Cs₂AgBiBr₆薄膜，该材料具有较高的光吸收系数和环境稳定性，在高温、高湿和紫外光连续辐照下，仍然可以保持其结构和光学特征。采用Cs₂AgBiBr₆薄膜构建的光电导型探测器，其综合性能可与传统铅基钙钛矿材料相媲美，同时保持着器件在稳定性上的独特优势。上述工作为环境友好型钙钛矿光电探测器的制备提供了新的思路。相关成果以“High-efficiency and air-stable photodetectors based on lead-free double perovskite Cs₂AgBiBr₆thin films”发表在《Journal of Materials Chemistry C》（IF=5.976）上（J. Mater. Chem. C 2018, 6, 7982‒7988）。该论文的第一作者为2016级硕士生雷玲芝，通讯作者为史志锋副教授。

该工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、郑州大学物理学科提升计划以及郑州大学优秀青年教师发展基金等项目的支持。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.8b00348

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.8b02435

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2018/tc/c8tc02305k