BiI3修飾Cs3Bi2I9自供能光電化學(xué)型探測器制備及其性能

韓 鵬，劉 鶴，國鳳云，高世勇，王金忠，張 勇

（哈爾濱工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

1 引 言

光電探測器作為光電系統(tǒng)的重要器件，用于實現(xiàn)光信號到電信號的轉(zhuǎn)變，被廣泛地應(yīng)用在光通信、成像、環(huán)境監(jiān)測，傳感等多個領(lǐng)域[1-3]。光電探測材料作為光電探測器的主要部分，多采用如硅、鍺、鈣鈦礦等半導(dǎo)體材料[4-6]。其中有機無機雜化鉛（Pb）基鈣鈦礦材料近年來表現(xiàn)出優(yōu)良的探測能力，探測率最高達到1015Jones 量級[7]。但有機無機雜化鉛基鈣鈦礦受限于Pb 元素毒性大以及有機基團穩(wěn)定性差等問題，難以大規(guī)模生產(chǎn)與商業(yè)應(yīng)用。針對鉛基鈣鈦礦現(xiàn)存問題，研究人員通過異價替換策略，采用等電子體Bi3+取代Pb2+，得到低毒的鉍基鈣鈦礦。相較于用Sn2+、Ge2+的同價替換，鉍基鈣鈦礦更為穩(wěn)定，被認(rèn)為是取代鉛基鈣鈦礦的潛在材料，經(jīng)后續(xù)研究其表現(xiàn)出理想的光電性能[8]。

Cs3Bi2I9作為一種新型鉍基鈣鈦礦材料，具有較低的毒性、較大的光吸收系數(shù)和空氣穩(wěn)定性，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ拟}鈦礦材料[9]。2015 年，Park等首次提出了基于Cs3Bi2I9薄膜的太陽能電池，并實現(xiàn)了超過1%的光電轉(zhuǎn)換效率，書寫了Cs3Bi2I9在光伏領(lǐng)域應(yīng)用的新篇章[10]。之后，研究人員對Cs3Bi2I9進行深入探索，在光伏領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了超過3%的光電轉(zhuǎn)換效率[11]。在光電探測領(lǐng)域應(yīng)用方面，已經(jīng)實現(xiàn)了包括對X 射線、可見光、近紅外光等不同譜段的探測，顯示出Cs3Bi2I9在光電子領(lǐng)域應(yīng)用的巨大可能性[12-14]。然而，為避免較多的晶體缺陷以達到更優(yōu)良的性能，上述Cs3Bi2I9材料多為單晶或單晶薄膜，但單晶材料生長周期長且操作繁瑣。從工藝成本角度出發(fā)，溶液法是大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的主要方法，但相較于單晶或單晶薄膜，溶液法得到的Cs3Bi2I9薄膜存在缺陷密度較高、載流子非輻射復(fù)合較多的問題，限制了Cs3Bi2I9的光電探測性能[15]。所以要實現(xiàn)基于Cs3Bi2I9的高效探測，如何有效地降低薄膜的缺陷密度、優(yōu)化薄膜質(zhì)量成為關(guān)鍵。

就降低薄膜缺陷密度而言，現(xiàn)有策略包括鈣鈦礦組分調(diào)控、界面工程、第二相引入和單晶生長等[16-17]。其中，第二相引入是一種簡易且有效的方法。BiI3作為Cs3Bi2I9的反應(yīng)物之一，與Cs3Bi2I9具有良好的相容性，是形成第二相的理想材料。同時，BiI3作為空穴傳輸層材料已被應(yīng)用在有機光伏中，表現(xiàn)出與常用空穴傳輸層材料PEDOT∶PSS相媲美的光電轉(zhuǎn)換效率[18]。目前，已有部分研究人員著手研究BiI3與Cs3Bi2I9的作用關(guān)系，以達到優(yōu)化性能的目的。如Ghosh 等[15]在Cs3Bi2I9前驅(qū)體溶液中加入不同濃度的BiI3，研究發(fā)現(xiàn)過量的BiI3可能進入Cs3Bi2I9中存在的陷阱態(tài)和無序結(jié)構(gòu)中，當(dāng)引入20%過量BiI3時光電轉(zhuǎn)換效率從0.07%提升至0.21%。同樣，Johansson 等[19]發(fā)現(xiàn)BiI3的過量引入可以使Cs3Bi2I9薄膜形貌更為平整，說明BiI3對Cs3Bi2I9薄膜具有正向作用。但上述相關(guān)研究較少，且多集中在光伏領(lǐng)域，而在光電探測器領(lǐng)域中BiI3的作用及其與Cs3Bi2I9之間的相互作用關(guān)系研究則尚無報道。

本文在采用溶液法成功制備出Cs3Bi2I9的基礎(chǔ)上，進一步在Cs3Bi2I9前驅(qū)體溶液中添加不同比例的BiI3，旋涂得到Cs3Bi2I9/BiI3薄膜樣品；并首次基于Cs3Bi2I9/BiI3薄膜，制備成具有自供能特性的光電化學(xué)型（Photoelectrochemical，PEC）探測器。通過光源模擬在紫外光（365 nm，38 mW/cm2）和綠光（530 nm，25 mW/cm2）以及紅光（625 nm，20 mW/cm2）波長范圍內(nèi)，測試材料的光電探測性能，探究了BiI3與Cs3Bi2I9的作用關(guān)系以及BiI3對Cs3Bi2I9薄膜探測性能的影響。

2 實 驗

2.1 器件制備

本文首先采用溶液法制備了Cs3Bi2I9與不同比例的BiI3的Cs3Bi2I9/BiI3前驅(qū)體溶液。將原料量比 為1.5∶1 的CsI 和BiI3溶 解 于DMF 與DMSO 的混合溶液中（體積比7∶3），配制成濃度為0.6 mol/L 的溶液，室溫下劇烈攪拌24 h。攪拌結(jié)束后，將溶液放置在熱臺上于80 ℃下保溫24 h。保溫結(jié)束后，用0.22 μm 的聚四氟乙烯針頭過濾器優(yōu)化溶液，得到深橘紅色的Cs3Bi2I9前驅(qū)體溶液。改變原料量比制備不同比例的BiI3的Cs3Bi2I9/BiI3前驅(qū)體溶液，即將量比為1∶1，1∶1.5 以及1∶2 的CsI 和BiI3溶解于DMF與DMSO的混合溶劑中（體積比7∶3），后續(xù)操作同上述Cs3Bi2I9溶液，最終分別得到深橘紅 色 的Cs3Bi2I9/BiI3、Cs3Bi2I9/1.5-BiI3、Cs3Bi2I9/2-BiI3前驅(qū)體溶液，前驅(qū)體溶液未經(jīng)過其他優(yōu)化操作。

鈣鈦礦薄膜通過旋涂法制備。用移液槍吸取Cs3Bi2I9溶 液 在 轉(zhuǎn) 速為3 000 r/min、30 s 的工 作 條件下旋涂在洗凈的FTO 上，在第15 s 時加入200μL 氯苯反溶劑抑制過度結(jié)晶，隨后在100 ℃下退火10 min 形成橘紅色透明Cs3Bi2I9薄膜，整個過程在手套箱氮氣環(huán)境下進行。Cs3Bi2I9/BiI3薄膜旋涂條件與Cs3Bi2I9薄膜相同，退火后形成深紫色不透明Cs3Bi2I9/BiI3薄膜，后未經(jīng)過其他優(yōu)化操作。

采用熱封膜黏合的方法制備光電化學(xué)型探測器。將旋涂有鈣鈦礦薄膜的FTO 光陽極與鉑電極通過熱壓機在150 ℃、15 s 的工作條件下熱壓黏合，隨后向其中注入0.5 mol/L 的水基Na2SO4電解液（即將Na2SO4粉末溶解于去離子水中攪拌，未經(jīng)其余優(yōu)化）并密封，得到Cs3Bi2I9與不同比例BiI3的Cs3Bi2I9/BiI3薄膜探測器。

2.2 器件表征

采用X 射線衍射儀（PANalytical，帕納科公司）表征鈣鈦礦薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，判斷BiI3添加后在薄膜中的存在狀態(tài)。通過拉曼光譜進一步佐證。采用掃描電子顯微鏡（Supra-55，蔡司）與原子力顯微鏡（Bruker Multimode-8，Bruker）觀察薄膜的微觀形貌變化。通過紫外可見光吸收光譜儀（TU-1901，北京普析通用儀器責(zé)任公司）與光致發(fā)光（PL）光譜儀（FLSP920，Edinburgh）探究BiI3修飾對Cs3Bi2I9光學(xué)性質(zhì)的影響。通過數(shù)字源表（Keithley 2400，KEITHLEY）測試光電探測器在紫外光和綠光光源下的光電流-時間（I-t）特性曲線，探究Cs3Bi2I9/BiI3的探測性能。所有測試均在大氣及室溫條件下進行。

3 結(jié)果與討論

3.1 薄膜物相形貌

圖1 為Cs3Bi2I9與Cs3Bi2I9/BiI3薄膜的XRD 譜。從圖中可以看出，Cs3Bi2I9的XRD 譜特征峰位與參考卡片（JCPDS#89-1846）完全吻合，無雜峰，材料純凈。進一步觀察到，{00h}晶面衍射峰強度明顯高于其他晶面，歸因于薄膜在沉積過程中存在晶粒擇優(yōu)取向的現(xiàn)象。從Cs3Bi2I9/BiI3的XRD 譜中可以看出，除Cs3Bi2I9自身的衍射峰外，在2θ=41.75°處還觀察到一強度較弱的新出現(xiàn)的衍射峰，經(jīng)比對后確定為BiI3的特征峰。整體現(xiàn)象與先前研究報道相一致[15]，可以得出BiI3的添加并未改變材料的晶體結(jié)構(gòu)，僅作為第二相存在于薄膜中形成兩相混合結(jié)構(gòu)。

圖1 Cs3Bi2I9和Cs3Bi2I9/BiI3薄膜的XRD 譜Fig.1 XRD patterns of Cs3Bi2I9and Cs3Bi2I9/BiI3films and the standard pattern of Cs3Bi2I9（right side，enlarge image of Cs3Bi2I9/BiI3and Cs3Bi2I9XRD pattern）

為了進一步確定添加的BiI3在薄膜中的存在形式，對Cs3Bi2I9與Cs3Bi2I9/BiI3薄膜進行拉曼光譜表征，如圖2 所示。相較于Cs3Bi2I9薄膜，Cs3Bi2I9/BiI3薄膜峰位未發(fā)生明顯變化，表明薄膜內(nèi)部分子振動模式未發(fā)生明顯改變，主峰依舊出現(xiàn)在146 cm-1附近，其可能來自于末端Bi—I 鍵的對稱拉伸。這一結(jié)果說明BiI3修飾后薄膜晶體結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯變化，BiI3以第二相的形式在薄膜中存在，形成兩相混合結(jié)構(gòu)，佐證了XRD 譜推測分析的結(jié)論。

圖2 Cs3Bi2I9和Cs3Bi2I9/BiI3薄膜的XRD 譜Fig.2 Raman spectrum of Cs3Bi2I9and Cs3Bi2I9/BiI3film （in?set，enlarge image of Raman spectrum at around 146 cm-1）

圖3 給 出 了Cs3Bi2I9與Cs3Bi2I9/BiI3薄 膜 的SEM 圖。如圖3（a）所示，Cs3Bi2I9晶粒呈現(xiàn)規(guī)則的正六邊形形貌，在部分晶粒中心出現(xiàn)沿著六邊形對角線豎直生長的片狀結(jié)構(gòu)。形成原因根據(jù)Donnay&Harker 定律[20]，由于Cs3Bi2I9在（006）晶面包含最強鍵Bi—I，因此該晶面生長最快，而其余晶面具有相同的生長速度，由此在晶粒對角線方向形成片狀結(jié)構(gòu)。Cs3Bi2I9/BiI3薄膜形貌如圖3（b）所示，晶粒形態(tài)發(fā)生改變，晶粒呈層狀結(jié)構(gòu)，六邊形晶粒邊緣粗糙，有片狀物附著在晶粒邊緣，推測是BiI3附著在Cs3Bi2I9晶粒上。為得到致密的薄膜形貌，采用氯苯作為反溶劑抑制結(jié)晶。如圖3（c），可以看到經(jīng)過反溶劑處理后，Cs3Bi2I9薄膜平整均勻，未出現(xiàn)明顯的孔洞缺陷，薄膜致密度提高，但仍有裂痕存在。Cs3Bi2I9/BiI3經(jīng)反溶劑處理后的薄膜形貌如圖3（d）所示，薄膜變得更為致密，無明顯裂紋，但可以觀察到有孔洞存在，這可能與溶劑蒸發(fā)速度有關(guān)[19]?；谏鲜霰碚鞯慕Y(jié)果，后續(xù)薄膜均采用反溶劑處理以提升薄膜質(zhì)量。圖3（e）~（f）為Cs3Bi2I9與Cs3Bi2I9/BiI3材料截面的SEM 圖，可以清楚地看出薄膜粗糙度變大。圖3（g）~（h）為Cs3Bi2I9與Cs3Bi2I9/BiI3反溶劑處理后薄膜的AFM 圖片，可以得出Cs3Bi2I9/BiI3薄膜均方根（Rq）值為64.8 nm，大于Cs3Bi2I9薄膜均方根值（Rq=24.8 nm），表明Cs3Bi2I9/BiI3的薄膜粗糙度大于Cs3Bi2I9薄膜，且晶粒尺寸與薄膜厚度明顯增加。推測是由于BiI3附著在晶粒上，導(dǎo)致晶粒增大以及薄膜粗糙度變大，與上述SEM 結(jié)果分析相對應(yīng)。

圖3 Cs3Bi2I9（（a）、（c）、（e））和Cs3Bi2I9/BiI3（（b）、（d）、（f））薄膜的SEM 圖與Cs3Bi2I9（g）和Cs3Bi2I9/BiI3（h）薄膜的AFM 圖Fig.3 SEM images of Cs3Bi2I9（（a），（c），（e））and Cs3Bi2I9/BiI3（（b），（d），（f））film and AFM images of Cs3Bi2I9（g）and Cs3Bi2I9/BiI3（h）film

基于上述BiI3與Cs3Bi2I9存在形式的討論，對Cs3Bi2I9/BiI3薄膜的光學(xué)性質(zhì)進行進一步探討?？紤]到BiI3具有光活性，采用紫外-可見光吸收光譜，測量Cs3Bi2I9/BiI3薄膜光吸收能力的變化，結(jié)果如圖4（a）所示?？梢杂^察到薄膜在紫外區(qū)間吸收強烈，薄膜吸收邊處于600 nm 左右，結(jié)合Tauc-Plot 公式計算出薄膜帶隙約在2.30 eV。由于紫外光的入射光子能量大于薄膜帶隙，故而薄膜在紫外區(qū)間同樣具有較為強烈的吸收。此外，Cs3Bi2I9有一較強的激子吸收峰，位于494 nm 處，對比發(fā)現(xiàn)，Cs3Bi2I9/BiI3激子吸收峰的峰位未見明顯變化，但吸收強度明顯增大，歸因于第二相BiI3自身的光吸收作用。為證明BiI3是否作用于薄膜缺陷，進一步采用波長為325 nm 的激發(fā)光進行PL測試表征，測試結(jié)果如圖4（b）所示。通過PL 譜線看出，相對于Cs3Bi2I9薄膜，Cs3Bi2I9/BiI3薄膜的發(fā)光峰較窄，并且由于BiI3修飾后薄膜厚度增大，進而導(dǎo)致Cs3Bi2I9/BiI3發(fā)光峰位發(fā)生紅移，同時可反映出Cs3Bi2I9/BiI3薄膜具有較低的缺陷密度和較高的結(jié)晶度。結(jié)合相關(guān)研究報道，可認(rèn)為是第二相BiI3起到了鈍化非輻射缺陷的作用[15]。

圖4 Cs3Bi2I9和Cs3Bi2I9/BiI3薄膜的吸收光譜（a）與PL 光譜（b）Fig.4 UV-Vis absorption（a）and PL（b）spectra of Cs3Bi2I9and Cs3Bi2I9/BiI3film

3.2 器件的光電探測性能分析

PEC 型探測器基于電解質(zhì)的氧化還原反應(yīng)原理，具有自供能的特性，相較于傳統(tǒng)光伏型探測器而言，其具有更快的響應(yīng)速度以及更簡單的制造工藝和低廉的成本，成為近年來極具商業(yè)潛力的一種器件類型。本文首次將Cs3Bi2I9薄膜應(yīng)用于PEC 器件，探究BiI3添加后對器件探測性能的影響。在工作電壓0 V 下，測試了不同比例BiI3摻雜Cs3Bi2I9/BiI3薄膜光電探測器在紫外光下的探測性能。測試結(jié)果如圖5 所示。可以看出，隨著BiI3摻雜比例的提高，器件的光電流呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢。在紫外光照射下，Cs3Bi2I9/BiI3薄膜光電探測器的光電流迅速上升到~0.016 mA，且保持穩(wěn)定。關(guān)閉紫外光后，光電流迅速衰減到初態(tài)，暗電流約為5.00×10-6mA。在進行了9 個周期的反復(fù)測試后，Cs3Bi2I9/BiI3薄膜光電探測器光電流大小保持穩(wěn)定，暗電流保持較低數(shù)值。

圖5 不同比例BiI3修飾Cs3Bi2I9PEC 探測器在開/關(guān)紫外光下的響應(yīng)特性曲線Fig.5 Time dependent current response curves of PEC PD based on different ratio of BiI3modified Cs3Bi2I9un?der on/off UV illumination

通過開關(guān)比（S）、響應(yīng)度（R）以及探測率（D*）綜合評估探測器的探測性能，計算公式如下：

其中，Ilight為光電流，Idark為暗電流，Pin為入射光強度，A為有效入射面積，e為電子電荷。

經(jīng)過計算，紫外光下，Cs3Bi2I9/BiI3開關(guān)比達到3 198，響應(yīng)度約為2.85×10-3A/W，探測率則提升至3.77×1010Jones，可以達到傳統(tǒng)垂直型探測器的探測水平，說明其具有良好的光響應(yīng)和光穩(wěn)定性，可實現(xiàn)優(yōu)良的自供能探測。在相同條件下對Cs3Bi2I9薄膜光電探測器進行測試，經(jīng)紫外光照射后其最大光電流（~0.004 mA）僅為Cs3Bi2I9/BiI3光電探測器最大光電流的25%，開關(guān)比僅為799，響應(yīng)度計算后為1.4×10-3A/W，探測率僅為1.54×109Jones。結(jié)果表明BiI3的添加可以有效提升器件在紫外光下的探測性能。

此外，從響應(yīng)時間來評估BiI3對Cs3Bi2I9探測器性能的影響，即通過上升時間τ（r即為光電流從最大值的10%上升到最大值的90%的時間）和下降時間τ（d即為光電流從最大值的90%下降到最大值的10%的時間）兩個參數(shù)進行評價。如圖6所示，Cs3Bi2I9/BiI3薄膜探測器的上升時間約為34.72 ms，相 較 于Cs3Bi2I9探 測 器 的 上 升 時 間（53.35 ms）縮短了近35%，上升時間明顯加快。同樣，紫外光下Cs3Bi2I9/BiI3薄膜探測器的下降時間約為20.63 ms，相較于Cs3Bi2I9探測器縮短了約37%，說明BiI3的添加使Cs3Bi2I9探測器的響應(yīng)速度有很大提升。

圖6 Cs3Bi2I9和Cs3Bi2I9/BiI3PEC 探測器在紫外光照射下的上升時間（a）和下降時間（b）Fig.6 Time rising edge（a）and decaying edge（b）of Cs3Bi2I9and Cs3Bi2I9/BiI3PEC PD under on/off UV illumina?tion

由于Cs3Bi2I9的吸收光譜在500 nm 左右有強烈的吸收，進一步選取綠光作為模擬光源，測試探測器對該波段的探測性能，結(jié)果如圖7。相比于其 余BiI3比 例 引 入，Cs3Bi2I9/BiI3PEC 探 測 器 具 有較好的光響應(yīng)。當(dāng)有綠光照射后，Cs3Bi2I9/BiI3薄膜探測器光電流最大值達到~0.003 9 mA，綠光關(guān)閉后，光電流迅速衰減且保持約為3.32×10-6mA的暗電流值。經(jīng)過反復(fù)開/關(guān)循環(huán)測試后，探測器依舊保持穩(wěn)定且良好的光響應(yīng)，經(jīng)計算得到開關(guān)比達到1 172，光響應(yīng)度約為6.9×10-4A/W，探測率達到1.76×1010Jones。在相同的條件下對Cs3Bi2I9探測器進行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在綠光下的最大光電流（~0.001 6 mA）僅為上述光電流最大值的43%，開關(guān)比僅為481，響應(yīng)度為2.8×10-4A/W，探 測 率 僅 為2.77×108Jones。由 此 可 見，Cs3Bi2I9光電探測器對綠光同樣有穩(wěn)定的光響應(yīng)，且BiI3的加入有效地提升了探測器對綠光的探測性能，可實現(xiàn)循環(huán)的自供能探測。

圖7 不同比例BiI3修飾Cs3Bi2I9PEC 探測器在開/關(guān)綠光下的響應(yīng)特性曲線Fig.7 Time dependent current response curves PEC PD based on different ratio of BiI3modified Cs3Bi2I9un?der on/off green light illumination

從響應(yīng)時間方面評估，如圖8 所示，Cs3Bi2I9/BiI3薄膜探測器在綠光下的上升時間為32.82 ms，相比于Cs3Bi2I9探測器更快。同時，在綠光下，Cs3Bi2I9/BiI3薄膜探測器的下降時間比Cs3Bi2I9探測器快了3.18 ms，表明其響應(yīng)速度有所提升。

圖8 Cs3Bi2I9和Cs3Bi2I9/BiI3PEC 探測器在綠光照射下的上升時間（a）和下降時間（b）Fig.8 Time rising edge（a）and decaying edge（b）of Cs3Bi2I9and Cs3Bi2I9/BiI3PEC PD under on/off green light il?lumination

為評估器件在可見光波段的探測性能，對不同比例BiI3修飾Cs3Bi2I9PEC 探測器在紅光波段（625 nm，20 mW/cm2）的響應(yīng)特性曲線進行測試，結(jié)果如圖9 所示?？梢钥闯?，相較于其余比例BiI3引入，Cs3Bi2I9/BiI3PEC 探測器具有較大的光電流值，達到約~0.002 6 mA，將Cs3Bi2I9探測器的光電流提升了50%，暗電流依舊維持較低的7.02×10-6mA。經(jīng)計算得到開關(guān)比達到370，光響應(yīng)度約為4.6×10-4A/W，探測率達到1.63×108Jones，表明器件在紅光下的良好響應(yīng)。

圖9 不同比例BiI3修飾Cs3Bi2I9PEC 探測器在開/關(guān)紅光下的響應(yīng)特性曲線Fig.9 Time dependent current response curves PEC PD based on different ratio of BiI3modified Cs3Bi2I9un?der on/off red light illumination

Cs3Bi2I9/BiI3薄膜PEC 探測器結(jié)構(gòu)及工作原理如圖10 所示，由含有Cs3Bi2I9/BiI3薄膜的光陽極、對電極以及兩者之間密封的電解液（Na2SO4水溶液）構(gòu)成。外界光源照射探測器的光陽極時，當(dāng)入射光子能量大于Cs3Bi2I9的帶隙寬度時，Cs3Bi2I9價帶電子吸收光子能量躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶留下空穴，由此形成光生電子空穴對。同時由于Cs3Bi2I9薄膜與Na2SO4電解液的固液接觸界面處形成肖脫基勢壘帶來的內(nèi)建電場，能夠有效地分離光生電子空穴對。一方面，分離的光生空穴捕獲電解液中的OH-氧化生成[OH·]；另一方面，分離的光生電子擴散到光陽極一側(cè)的FTO，并通過外電路回到對電極一側(cè)，在電解液與對電極的界面處，與擴散來的[OH·]反應(yīng)還原生成OH-。由此電解質(zhì)可以實現(xiàn)循環(huán)再生，形成閉合回路，器件可以在自供能狀態(tài)下實現(xiàn)反復(fù)工作。

圖10 Cs3Bi2I9/BiI3PEC 探測器結(jié)構(gòu)及工作原理圖Fig.10 Structure and schematic diagram for PEC PD based on Cs3Bi2I9/BiI3

4 結(jié) 論

本文通過溶液法成功制備了Cs3Bi2I9薄膜，進一步采用BiI3修飾Cs3Bi2I9，制備出Cs3Bi2I9/BiI3薄膜，并首次結(jié)合PEC 型器件，探討了BiI3與Cs3Bi2I9的作用關(guān)系以及BiI3的添加對Cs3Bi2I9光電探測性能的影響。結(jié)構(gòu)表征證明添加的BiI3以第二相形式在Cs3Bi2I9薄膜中存在。形貌觀察表明BiI3附著在六邊形Cs3Bi2I9的晶粒上。光學(xué)性質(zhì)表征得出BiI3的引入增強了Cs3Bi2I9薄膜的光吸收，且第二相BiI3對非輻射缺陷的鈍化作用減少了載流子的非輻射復(fù)合。光電探測性能結(jié)果表明，相比于Cs3Bi2I9探測器，Cs3Bi2I9/BiI3探測器對紫外光和可見光波段的探測能力明顯增強，器件開關(guān)比、響應(yīng)度、探測率以及響應(yīng)速度均明顯提升，說明通過添加第二相BiI3修飾可以提升Cs3Bi2I9探測器的探測性能，實現(xiàn)高效紫外-可見光波段的自供能光電探測。

本文專家審稿意見及作者回復(fù)內(nèi)容的下載地址：http://cjl. lightpublishing. cn/thesisDetails#10.37188/CJL.20230063

.