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華南師范大學胡小文 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基金、廣東省自然科學基金、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、國家高等學校學科創(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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