作者:安娜·德明，物理
（同organic）有机 被探测设备的显微照片
信用:ACS纳米信 尽管钙钛矿装置的效率有所提高，但这些系统还没有被完全理解，特别是它们对光的响应的频率和功率依赖性
加州大学圣地亚哥分校的罗玉华和他的同事现在报道了对这些设备如何响应频率超过八个数量级、功率从数百万到单个光子的光的系统研究
结果揭示了不同的响应机制，包括首次观察到的准持久性可复位单光子响应，这种响应不能用现有的材料物理模型来解释
这些结果可能在钙钛矿的几个新应用中找到用途，例如用于神经形态计算的模拟记忆
错误的假设 “光电探测钙钛矿有一个误解，”罗告诉物理
他解释了在这种研究中研究团体的一种倾向
通常，研究人员在低频(准)DC条件下测量与功率相关的响应度，即每个光输入的电输出量
然而，他们随后假设，在高频下测试响应性时，即系统对脉冲作出响应需要多长时间时，同样的DC响应性也适用
在他们的研究中，加州大学圣地亚哥分校的研究人员使用了钙钛矿MAPbI3，其中M是甲基CH3，A是氨NH3，因为这是众所周知的，并且相对容易处理
它还方便地具有约1的带隙
因此它对可见光敏感
与以前的研究相反，Lo和他的同事测量了脉冲前后电流差的响应，以及光电流除以频率低至0的吸收光功率的响应度
1赫兹
他们的研究表明，事实上，在低准DC频率下，响应非常缓慢，电流上升需要大约10秒钟
更大的惊喜即将到来
政权更迭 研究人员发现，光响应本质上与频率无关，但有明显的制度变化
他们确定了响应度和功率之间的反比关系，功率上升到因子β的功率，在5 Hz到800 MHz的频率范围内保持不变
然而，在5 Hz以下，β值从-0变化
4至-0
九
这给出了1的最大内部响应度
10瓦时为7×107安/瓦，随功率增加而迅速降低
他们对指数变化的解释是，在较高频率下，形成电子和空穴，而在较低频率下，离子和离子空位被移动
他们还观察到，光响应持续存在，也就是说，直到用偏置电压复位，它才返回到暗电平电流
研究人员根据离子和带电空位的重新分布解释了材料电导率的准持续变化，这有效地改变了材料的性质
反射率测量揭示了这一区域的峰值移动，支持这一解释
真正令人惊讶的是，他们将功率降低到10瓦以下，在这种情况下，每次只有10个光子入射到设备上
此时，斜率稳定，β值为零，输出光电流线性取决于吸收的光子数，响应度与功率值无关，一直到单光子水平
这些观察表明，一个光子能够动员多达108个离子空位对
以前报道的结果假设每个光子只有一对被激活
无法解释的物理学 “当我们减少吸收的光子数(约10个光子)时，准持久性光响应几乎保持不变，”罗说
“我们对这一观察感到惊讶，特别是当它进入一位数的光子范围时，因为没有可用的物理模型来解释这一点
离子迁移在钙钛矿中并不新鲜，但内部信号放大机制是
" 研究人员认为，这种现象背后可能存在某种雪崩效应，例如在偏压下，由入射光子激发的碘化物离子可以撞击另一种碘化物，等等
超过10个入射光子，所有能移动的离子空位对都被移动了，净光响应变得几乎与入射光子数无关，或者换句话说，每个入射光子的响应度与入射功率成反比
他们还对没有足够偏压时这种效应的显著降低做出了解释，因为离子在有足够的能量触发另一个离子-空位对之前需要行进更长的距离，所以在离子进入电荷陷阱之前这种情况不太可能发生
和用于神经形态计算的模拟存储器一样，Lo和他的同事们认为，这种效应可能为在能量收集、高容量存储器和光开关方面开发钙钛矿提供进一步的机会
他们对设计一种能注入少量电子的装置感兴趣，这种装置能达到类似于准持久单光子响应的效果
然而，他们仍然很好奇，想更好地理解这一现象背后的物理机制，也许是与计算凝聚态物理的一个理论小组合作
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