我校肖连团教授团队在ACS NANO发表纳米光子学领域重要研究成果

我校肖连团教授团队在ACS NANO发表纳米光子学领域重要研究成果

近日，我校电子信息与光学工程学院肖连团教授团队郭鹏飞副研究员等人在纳米光子学研究领域取得重要研究进展，研究成果以“On-wire Design of Axial Periodic Halide Perovskite Superlattices for High-performance Photodetection”为题，发表在国际顶级学术期刊《ACS NANO》（一区TOP期刊，2024影响因子：15.8）。论文第一署名单位为太原理工大学，我校博士研究生吕启航为论文第一作者，郭鹏飞副研究员，肖连团教授和湖南大学段曦东教授为论文通讯作者。美国加州大学洛杉矶分校Xiangfeng Duan教授，香港城市大学Kin Man Yu教授，Johnny C. Ho 教授等参与了研究工作。

图一.论文页面截图

全无机卤化物钙钛矿纳米线由于其独特的一维结构及优异的光电子学性质被认为是下一代集成光电子器件的优秀候选材料。特别是沿单纳米结构的带隙工程为高性能集成器件的发展奠定了重要基础。但目前在单纳米结构上精确可控制备周期性异质结仍然面临极大的挑战。本文针对一维周期性可控半导体结构的调制开展深入研究，并应用于光电探测及高分辨光电流成像，研究结果如下所示。

图二.一维周期性钙钛矿异质结纳米线的制备过程

如图二所示，本文利用源移动化学气相沉积系统可控制备了一种一维无机钙钛矿周期性超晶格纳米线，沿纳米线轴向CsPbCl₃/CsPbI₃组分呈周期性分布，TEM结果证实纳米线为具有高结晶质量的周期性超晶格结构。研究人员对这一材料的微区光学性质进行了测试，如图三所示，证实纳米线不同位置的微区发射光谱中心峰值分别位于415 nm和692 nm，二维光学mapping图像呈现出整齐的周期性荧光发射性质。同时利用半导体水平导向外研技术，在蓝宝石衬底上实现了周期性异质结纳米线的阵列化制备，通过对钙钛矿周期性纳米线阵列的结构表征，生长机理分析，光学性质测试及光电探测性质研究，证实了基于周期性纳米线超晶格的探测器件可以有效降低器件的能量损耗，提高光电探测器的效率。对比纯组分钙钛矿纳米线探测器，超晶格纳米线展现出高响应度、宽波长响应，高开关比等重要优势。该研究工作为新型高性能集成光电探测器件及图像传感器的设计提供了重要思路，为新一代高性能集成光子器件的研发提供了可能。同时，本文提出的超晶格纳米线缺陷诱导成核的生长方法，理论上适用于不同半导体结构的可控合成，具有操作简便、可控性强、可阵列化制备等优势，为光子集成芯片技术的发展奠定了重要基础。

图三.钙钛矿超晶格纳米线的微区光学性质研究

该研究工作得到了国家自然科学基金项目，国家重点研发计划项目，山西省基础研究计划项目以及香港特别行政区研究资助委员会项目的资助。

Cited ：DOI: 10.1021/acsnano.4c05205