Published November 13, 2015 | Version v1
Publication Open

High-Performance Planar-Type Photodetector on (100) Facet of MAPbI3 Single Crystal

Creators

  • 1. Tsinghua University
  • 2. Xinjiang Technical Institute of Physics & Chemistry
  • 3. Chinese Academy of Sciences
  • 4. Collaborative Innovation Center of Quantum Matter

Description

Recently, the discovery of organometallic halide perovskites provides promising routes for fabricating optoelectronic devices with low cost and high performance. Previous experimental studies of MAPbI3 optoelectronic devices, such as photodetectors and solar cells, are normally based on polycrystalline films. In this work, a high-performance planar-type photodetector fabricated on the (100) facet of a MAPbI3 single crystal is proposed. We demonstrate that MAPbI3 photodetector based on single crystal can perform much better than that on polycrystalline-film counterpart. The low trap density of MAPbI3 single crystal accounts for the higher carrier mobility and longer carrier diffusion length, resulted in a significant performance increasement of MAPbI3 photodetector. Compared with similar planar-type photodetectors based on MAPbI3 polycrystalline film, our MAPbI3 single crystal photodetector showed excellent performance with good stability and durability, broader response spectrum to near-infrared region, about 10(2) times higher responsivity and EQE, and approximately 10(3) times faster response speed. These results may pave the way for exploiting high-performance perovskites photodetectors based on single crystal.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في الآونة الأخيرة، يوفر اكتشاف بيروفسكايت الهاليد العضوي المعدني طرقًا واعدة لتصنيع الأجهزة الإلكترونية البصرية بتكلفة منخفضة وأداء عالٍ. تعتمد الدراسات التجريبية السابقة للأجهزة الإلكترونية الضوئية MAPbI3، مثل الكواشف الضوئية والخلايا الشمسية، عادةً على الأغشية متعددة البلورات. في هذا العمل، يُقترح كاشف ضوئي من النوع المستوي عالي الأداء مصنوع على الوجه (100) من بلورة واحدة MAPbI3. نثبت أن الكاشف الضوئي MAPbI3 القائم على بلورة واحدة يمكن أن يؤدي أداءً أفضل بكثير من نظيره في الأفلام متعددة البلورات. أدت كثافة المصيدة المنخفضة للبلورة الواحدة MAPbI3 إلى ارتفاع حركة الناقل وطول انتشار الناقل الأطول، إلى زيادة كبيرة في أداء الكاشف الضوئي MAPbI3. مقارنةً بالكاشفات الضوئية من النوع المستوي المماثلة بناءً على فيلم MAPbI3 متعدد البلورات، أظهر الكاشف الضوئي البلوري المفرد MAPbI3 أداءً ممتازًا مع ثبات ومتانة جيدين، وطيف استجابة أوسع للمنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء، واستجابة أعلى بحوالي 10(2) مرات و EQE، وسرعة استجابة أسرع بحوالي 10(3) مرات. قد تمهد هذه النتائج الطريق لاستغلال كاشفات البيروفسكايت الضوئية عالية الأداء القائمة على بلورة واحدة.

Translated Description (French)

Récemment, la découverte de pérovskites aux halogénures organométalliques offre des voies prometteuses pour la fabrication de dispositifs optoélectroniques à faible coût et hautes performances. Les études expérimentales antérieures sur les dispositifs optoélectroniques MAPbI3, tels que les photodétecteurs et les cellules solaires, sont normalement basées sur des films polycristallins. Dans ce travail, un photodétecteur de type planaire haute performance fabriqué sur la facette (100) d'un monocristal MAPbI3 est proposé. Nous démontrons que le photodétecteur MAPbI3 à base de monocristal peut fonctionner beaucoup mieux que celui sur une contrepartie de film polycristallin. La faible densité de piégeage du monocristal MAPbI3 explique la plus grande mobilité des porteurs et la plus grande longueur de diffusion des porteurs, ce qui a entraîné une augmentation significative des performances du photodétecteur MAPbI3. Comparé à des photodétecteurs de type planaire similaires basés sur un film polycristallin MAPbI3, notre photodétecteur monocristallin MAPbI3 a montré d'excellentes performances avec une bonne stabilité et durabilité, un spectre de réponse plus large à la région proche infrarouge, une réactivité et une EQE environ 10(2) fois plus élevées et une vitesse de réponse environ 10(3) fois plus rapide. Ces résultats peuvent ouvrir la voie à l'exploitation de photodétecteurs pérovskites haute performance à base de monocristal.

Translated Description (Spanish)

Recientemente, el descubrimiento de perovskitas de haluros organometálicos proporciona rutas prometedoras para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos con bajo coste y alto rendimiento. Los estudios experimentales previos de dispositivos optoelectrónicos MAPbI3, como fotodetectores y células solares, normalmente se basan en películas policristalinas. En este trabajo, se propone un fotodetector de tipo plano de alto rendimiento fabricado en la faceta (100) de un monocristal de MAPbI3. Demostramos que el fotodetector MAPbI3 basado en monocristal puede funcionar mucho mejor que el de la contraparte de película policristalina. La baja densidad de trampa del monocristal de MAPbI3 explica la mayor movilidad del portador y la mayor longitud de difusión del portador, lo que dio como resultado un aumento significativo del rendimiento del fotodetector MAPbI3. En comparación con fotodetectores de tipo plano similares basados en película policristalina MAPbI3, nuestro fotodetector monocristalino MAPbI3 mostró un excelente rendimiento con buena estabilidad y durabilidad, un espectro de respuesta más amplio a la región del infrarrojo cercano, una capacidad de respuesta y EQE aproximadamente 10(2) veces mayores y una velocidad de respuesta aproximadamente 10(3) veces más rápida. Estos resultados pueden allanar el camino para explotar fotodetectores de perovskitas de alto rendimiento basados en monocristal.

Files

srep16563.pdf.pdf

Files (2.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:354b274d203be2dfd00c986194794961
2.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
كاشف ضوئي من النوع المستوي عالي الأداء على (100) وجه من الكريستال الفردي MAPbI3
Translated title (French)
Photodétecteur de type planaire haute performance sur (100) facette du monocristal MAPbI3
Translated title (Spanish)
Fotodetector de tipo plano de alto rendimiento en (100) faceta de monocristal MAPbI3

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2424301850
DOI
10.1038/srep16563

Is supplement to
https://openalex.org/W4385333227 (Other)
https://openalex.org/W4367834319 (Other)
https://openalex.org/W3008624128 (Other)
https://openalex.org/W2986835734 (Other)
https://openalex.org/W2899731728 (Other)
https://openalex.org/W2607235087 (Other)
https://openalex.org/W2594066644 (Other)
https://openalex.org/W2476130132 (Other)
https://openalex.org/W1994956462 (Other)
https://openalex.org/W1963751660 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1889636542
  • https://openalex.org/W1965464747
  • https://openalex.org/W1967876128
  • https://openalex.org/W1970810735
  • https://openalex.org/W1975887397
  • https://openalex.org/W1985884979
  • https://openalex.org/W1998099868
  • https://openalex.org/W1998670932
  • https://openalex.org/W2000563795
  • https://openalex.org/W2006304022
  • https://openalex.org/W2006619554
  • https://openalex.org/W2011472471
  • https://openalex.org/W2018259915
  • https://openalex.org/W2030629592
  • https://openalex.org/W2035869425
  • https://openalex.org/W2042468043
  • https://openalex.org/W2044736352
  • https://openalex.org/W2051105944
  • https://openalex.org/W2073726416
  • https://openalex.org/W2073888263
  • https://openalex.org/W2081879098
  • https://openalex.org/W2081909864
  • https://openalex.org/W2093467103
  • https://openalex.org/W2103763354
  • https://openalex.org/W2109006804
  • https://openalex.org/W2110427327
  • https://openalex.org/W2120632946
  • https://openalex.org/W2121230626
  • https://openalex.org/W2123478102
  • https://openalex.org/W2123857657
  • https://openalex.org/W2129970907
  • https://openalex.org/W2132615596
  • https://openalex.org/W2156019254
  • https://openalex.org/W2158561788
  • https://openalex.org/W2166689829
  • https://openalex.org/W2169328609
  • https://openalex.org/W2171105325
  • https://openalex.org/W4230993452
  • https://openalex.org/W4239309783
  • https://openalex.org/W633563352