크기 문제: 탄소 나노튜브 직경이 광검출기 효율에 영향을 미침
사이먼 맨스필드
호주 시드니(SPX) 01년 2023월 XNUMX일
칭화대학교와 중국과학원의 과학자들은 단일벽 탄소 나노튜브(SWCNT)의 직경 변화가 페로브스카이트 양자점(QD)을 사용한 광검출기 헤테로접합의 광전자 성능을 크게 향상시킬 수 있음을 발견했습니다.
광검출기 헤테로접합은 빛을 전기로 변환하기 위해 두 가지 다른 재료 사이의 상호 작용을 활용하여 작동합니다. 이 경우 재료는 탄소 원자의 단일 층으로 구성된 원통형 구조인 SWCNT와 햇빛에 노출될 때 전류를 생성하고 SWCNT와 같은 적절한 재료와 쌍을 이루는 광전지 물질인 CsPbBr3 페로브스카이트 양자점입니다.
중국 과학 아카데미 물리학 연구소의 Huaping Liu 교수가 이끄는 연구팀은 SWCNT의 직경이 헤테로접합의 성능에 중요한 역할을 한다는 것을 발견했습니다. 그들은 헤테로접합 필름 내에서 SWCNT의 직경을 체계적으로 변화시켰고, 직경이 증가함에 따라 응답성, 검출성 및 응답 시간이 크게 향상되었음을 지적했습니다.
Liu는 “우리의 연구 결과는 막에서 에너지 운반을 담당하는 중성 입자인 광 생성된 여기자의 향상된 분리 및 수송이 SWCNT의 더 큰 직경에 기인할 수 있음을 시사합니다.”라고 말했습니다. 연구팀은 이것이 전자가 전류를 전도할 수 있도록 하는 에너지 차이인 SWCNT와 QD의 밴드 갭 정렬 때문이라고 믿고 있다.
연구원들은 직경에 반비례하는 SWCNT 밴드 갭과 함께 1.0~1.4nm 사이의 SWCNT 직경에서 이러한 효과를 관찰했습니다. SWCNT의 직경이 커짐에 따라 응답성은 약 XNUMX배, 검출성은 XNUMX배, 응답 속도는 XNUMX배 증가했습니다. "더 큰 직경의 SWCNT는 필름 성능을 향상시키는 향상된 캐리어 용량과 이동성을 분명히 보여주었습니다."라고 Liu는 말했습니다.
이 연구의 시사점은 특히 미래의 고성능 광검출기의 설계에 있어 상당합니다. 이러한 광검출기는 광통신, 웨어러블 기술, 의학 및 인공 지능을 포함한 다양한 응용 분야에서 매우 중요합니다. SWCNT 및 QD 기반 광 검출기의 비용 효율성, 에너지 효율성 및 견고성은 이러한 응용 분야에 특히 유리할 것입니다.
놀랍게도 SWCNT 단층 필름은 일반적으로 빛을 감지하는 데 비효율적이며 페로브스카이트 QD 필름은 캐리어 이동성, 응답성 및 감지성 측면에서 한계가 있지만 이들을 페어링하면 광 흡수 및 응답성이 향상됩니다.
Liu의 팀은 이 연구 결과를 민감한 인공 시각 시스템에 사용하기 위한 최적화된 광검출기 설계에 적용하여 이 연구가 차세대 기술 개발에 미치는 잠재적 영향을 추가로 입증하는 것을 목표로 합니다.
연구 보고서:반도체 탄소나노튜브/페로브스카이트 헤테로접합의 직경에 따른 광전 성능
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칭화 대학
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- 출처: https://www.spacedaily.com/reports/Size_Matters_Carbon_nanotube_diameter_influences_photodetector_efficiency_999.html
