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光検出性能向上のためのPbS量子ドットを用いたCsPbBrペロブスカイトナノ結晶および二層膜におけるリガンド長修飾
Ligand-Length Modification in CsPbBr Perovskite Nanocrystals and Bilayers with PbS Quantum Dots for Improved Photodetection Performance.
PMID: 32630678 DOI: 10.3390/nano10071297.
抄録
ナノ結晶表面化学工学は、ナノ結晶ベースの光検出器における電荷キャリアダイナミクスを調整するための直接的なアプローチを提供します。この目的のために、3-メルカプトプロピオン酸（MPA）を用いた固体配位子交換を介して、ドクターブレイディング法で作製したCsPbBrペロブスカイトナノ結晶の薄膜の表面化学を変化させることの効果を調査しました。MPA配位子交換後、光電変換素子や光電変換素子の電気的・電気光学的特性が改善されたが、これは主に移動度が5×10cm2/Vsまで上昇したためである。同じ技術は、PbS量子ドット（QDs）とCsPbBrペロブスカイトナノ結晶の二重層をベースにしたタンデム光起電力デバイスを構築するために開発された。ここでは、これら2つの層の成膜後、1つのステップで配位子交換を行うことに成功した。その結果、可視波長で約40mA/W、近赤外波長で約20mA/Wの応答性を示した。この戦略は、将来のインターネット・オブ・シングス技術のためのフォトニックデバイスの可視近赤外カメラ、光センサー、または受信機に興味を持つことができます。
Nanocrystals surface chemistry engineering offers a direct approach to tune charge carrier dynamics in nanocrystals-based photodetectors. For this purpose, we have investigated the effects of altering the surface chemistry of thin films of CsPbBr perovskite nanocrystals produced by the doctor blading technique, via solid state ligand-exchange using 3-mercaptopropionic acid (MPA). The electrical and electro-optical properties of photovoltaic and photoconductor devices were improved after the MPA ligand exchange, mainly because of a mobility increase up to 5 × 10 cm 2 / Vs . The same technology was developed to build a tandem photovoltaic device based on a bilayer of PbS quantum dots (QDs) and CsPbBr perovskite nanocrystals. Here, the ligand exchange was successfully carried out in a single step after the deposition of these two layers. The photodetector device showed responsivities around 40 and 20 mA/W at visible and near infrared wavelengths, respectively. This strategy can be of interest for future visible-NIR cameras, optical sensors, or receivers in photonic devices for future Internet-of-Things technology.