华南师范大学胡小文 AFM：基于胆甾相液晶聚合物薄膜的钙钛矿圆偏振光电探测器

2025-02-20 来源：高分子科技

不同旋性的圆偏振光可以作为两个独立的通道来传输信息，在全息成像、3D显示和光通信等领域有着广泛的应用前景。作为探测圆偏振光所携带信息的手段之一，基于手性钙钛矿的圆偏振光电探测器因不需要借助复杂的光学元件即可直接探测圆偏振光而备受瞩目。然而，具有高的光电流不对称因子的钙钛矿圆偏振光电探测器鲜有报道。

图1 圆偏振光电探测器结构及其阵列

胆甾相液晶由于具有周期性螺旋结构，具有选择性反射圆偏振光的特性，利用这一特点，华南师范大学周国富团队的胡小文课题组将胆甾相液晶薄膜与光电性能优异的钙钛矿单晶有机结合，采用光电导器件结构，提出了一种构建圆偏振光电探测器的新策略（图1）。实验结果显示，基于右旋胆甾相液晶制备的圆偏振光电探测器，在520 nm圆偏振光照射下，具有6.8×10¹³Jones的探测率和高达1.95的光电流不对称因子。这是因为胆甾相液晶薄膜使得钙钛矿活性层选择性的响应不同旋性的圆偏振入射光，获得与入射光旋性对应的光电流差异，从而产生高的光电流不对称因子。通过调控胆甾相液晶薄膜的光子带隙，可以实现对不同波长的圆偏振光的探测。进一步的，本工作制备了探测器阵列，实现对携带不同信息（旋性、光强等）的圆偏振光进行探测，探索了该器件在图像传感领域的应用。具体的，根据预先定义光电流值和颜色对应关系的色度卡，通过程序化圆偏振入射光，最终利用该器件可以获得数字图案输出（图2）。以上结果实现了具有高的光电流不对称因子的非手性钙钛矿圆偏振光电探测，为钙钛矿材料在圆偏振光探测领域的发展开辟了新的道路。

图2 圆偏振光电探测器阵列在图像传感领域的应用

以上研究成果在国际材料顶级期刊《Advanced Functional Materials》（影响因子18.5）上发表，题为《Circularly Polarized Perovskite Photodetector with Photocurrent Dissymmetry Factors of up to 1.95 Enabled by Liquid Crystal》。论文第一作者为2022级硕士研究生冯一帆，高冠峰博士为论文共同第一作者。通讯作者包括华南师范大学胡小文副研究员、周国富教授及姜小芳教授。本工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广州市科技计划项目、国家绿色光电子国际联合研究中心、教育部光信息国际合作联合实验室、国家高等学校学科创新引智计划111引智基地以及广东省光信息材料与技术重点实验室等项目、平台的经费支持。论文合作者西班牙维戈大学Lakshminarayana Polavarap教授在论文的结果与讨论上给予了大力支持。

文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202421338

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（责任编辑：xu）

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