作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 信用:鲍等
光源和探测器是当今市场上无数技术设备的关键部件
例如，发光二极管经常被用作显示器和其他技术中的光源，而光电二极管被用于在传感器、成像和光纤通信工具中检测光
现有的光源和检测器包括两种功能明显不同的不同类型的设备
然而，开发一种既能产生光又能检测光的设备，可以设计出更小更智能的技术
瑞典林科平大学、深圳大学和中国其他几所大学的研究人员最近制造了一种既能发光又能检测光的高效二极管
发表在《自然电子》杂志上的一篇论文中介绍了这种新器件，它是用溶液处理过的钙钛矿材料制成的
“如果我们有一个能够有效发射和检测光线的双功能设备，我们可以使用一个设备来完成通常需要两个传统设备才能完成的工作，”该研究的首席研究员高枫告诉《科技探索》杂志
“这不仅能降低设备成本，还能促进光源和探测器在光电芯片中的集成
" 在《自然光子学》杂志先前的一项研究中，高和他的同事发现了钙钛矿薄膜中的一种被称为“钝化效应”的机制，这种薄膜是用于制造发光二极管的新兴材料
然后他们设计了一种高效的钝化剂(I
e
一种可以修复半导体缺陷的物质)并将其用于将近红外钙钛矿发光二极管的量子效率提高到21%以上
“基于之前的工作，我们进一步研究了这些设备的光探测功能，并发现它们也显示出显著的光探测性能，”进行这项研究的研究人员之一鲍春雄告诉TechXplore
“在我们最近的研究中，我们致力于同时提高钙钛矿型二极管的发光和检测性能，证明其作为高效发光和检测“二合一”器件的可行性
" 高、鲍及其同事用来制作二极管的钙钛矿材料具有几种独特的光电特性
高光致发光量子效率(PLQE)是开发高性能发光二极管的理想选择，除此之外，该材料还具有高吸收系数，能够进行光电检测
该材料还表现出高载流子迁移率，因此可用于制造各种厚度的薄膜
最后，研究人员观察到钙钛矿的吸收光谱和光致发光光谱有很大的重叠
这意味着该材料也可以吸收自身发出的光
综合起来，所有这些特性使得基于相同平面结结构的高性能发光二极管和光电探测器成为可能
换句话说，正是这些特性最终让高、鲍和他们的同事创造了一种既能发光又能探测光的单一设备
他们开发的二极管被发现可以实现外部量子效率超过21%的光发射，光探测极限在亚皮瓦级
当发射和检测光时，它也可以达到几十兆赫的操作速度，在每个功能上表现非常好
此外，当它被用作检测器时，该装置对自身发出的光也很敏感
鲍解释说:“传统的溶液处理半导体作为高性能的双功能器件是非常具有挑战性的。”
“以有机半导体和胶体量子点为例
有机半导体总是在吸收光谱和光致发光光谱之间显示出非常小的重叠，因此它们对从相同材料发射的光显示出弱吸收，而胶体量子点发光二极管总是基于非常薄的量子点膜，由于非常低的载流子传输特性，因此它们的光吸收非常弱
" 研究人员是第一批引入钙钛矿型二极管的人之一，这种二极管可以同时用作光发射和光检测器件，在这些功能之间切换，但在这两方面都表现出色
将来，他们开发的设备可以用来制造更小的电子设备，既可以用作光源，也可以用作探测器
在他们的论文中，高、鲍和他们的同事概述了二极管的两种可能的应用，展示了如何将其用于构建单片心脏脉搏传感器和双向光通信
“我们现在计划进一步提高器件的响应速度和工作寿命，并研究可见光钙钛矿型发光二极管的检测性能，以将应用扩展到可见光范围，”鲍说
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