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華南師范大學(xué)胡小文 AFM：基于膽甾相液晶聚合物薄膜的鈣鈦礦圓偏振光電探測器
2025-02-20  來源：高分子科技

  不同旋性的圓偏振光可以作為兩個獨立的通道來傳輸信息，在全息成像、3D顯示和光通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。作為探測圓偏振光所攜帶信息的手段之一，基于手性鈣鈦礦的圓偏振光電探測器因不需要借助復(fù)雜的光學(xué)元件即可直接探測圓偏振光而備受矚目。然而，具有高的光電流不對稱因子的鈣鈦礦圓偏振光電探測器鮮有報道。


圖1 圓偏振光電探測器結(jié)構(gòu)及其陣列


  膽甾相液晶由于具有周期性螺旋結(jié)構(gòu)，具有選擇性反射圓偏振光的特性，利用這一特點，華南師范大學(xué)周國富團隊的胡小文課題組將膽甾相液晶薄膜與光電性能優(yōu)異的鈣鈦礦單晶有機結(jié)合，采用光電導(dǎo)器件結(jié)構(gòu)，提出了一種構(gòu)建圓偏振光電探測器的新策略（圖1）。實驗結(jié)果顯示，基于右旋膽甾相液晶制備的圓偏振光電探測器，在520 nm圓偏振光照射下，具有6.8×1013Jones的探測率和高達1.95的光電流不對稱因子。這是因為膽甾相液晶薄膜使得鈣鈦礦活性層選擇性的響應(yīng)不同旋性的圓偏振入射光，獲得與入射光旋性對應(yīng)的光電流差異，從而產(chǎn)生高的光電流不對稱因子。通過調(diào)控膽甾相液晶薄膜的光子帶隙，可以實現(xiàn)對不同波長的圓偏振光的探測。進一步的，本工作制備了探測器陣列，實現(xiàn)對攜帶不同信息（旋性、光強等）的圓偏振光進行探測，探索了該器件在圖像傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。具體的，根據(jù)預(yù)先定義光電流值和顏色對應(yīng)關(guān)系的色度卡，通過程序化圓偏振入射光，最終利用該器件可以獲得數(shù)字圖案輸出（圖2）。以上結(jié)果實現(xiàn)了具有高的光電流不對稱因子的非手性鈣鈦礦圓偏振光電探測，為鈣鈦礦材料在圓偏振光探測領(lǐng)域的發(fā)展開辟了新的道路。


圖2 圓偏振光電探測器陣列在圖像傳感領(lǐng)域的應(yīng)用


  以上研究成果在國際材料頂級期刊《Advanced Functional Materials》（影響因子18.5）上發(fā)表，題為《Circularly Polarized Perovskite Photodetector with Photocurrent Dissymmetry Factors of up to 1.95 Enabled by Liquid Crystal》。論文第一作者為2022級碩士研究生馮一帆，高冠峰博士為論文共同第一作者。通訊作者包括華南師范大學(xué)胡小文副研究員、周國富教授及姜小芳教授。本工作得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、廣州市科技計劃項目、國家綠色光電子國際聯(lián)合研究中心、教育部光信息國際合作聯(lián)合實驗室、國家高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃111引智基地以及廣東省光信息材料與技術(shù)重點實驗室等項目、平臺的經(jīng)費支持。論文合作者西班牙維戈大學(xué)Lakshminarayana Polavarap教授在論文的結(jié)果與討論上給予了大力支持。


  文章鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202421338

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（責任編輯：xu）
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