圖1.(a)熱調控示意圖;(b)PL光譜;(c)TRPL mapping圖。

近日，上海大學材料基因組工程研究院王生浩教授團隊在二維鈣鈦礦光電探測器領域取得重要進展。團隊通過熱調控方法制備出高結晶性、高穩定性的二維鈣鈦礦薄膜，顯著增強了其在近紅外(NIR)弱光條件下的光電探測性能。相關成果以題為“A 2D Perovskite Photodetector for NIR Range and Weak‐Light Imaging Applications via Thermal Regulation”的研究論文形式，發表在材料科學領域著名期刊《Advanced Functional Materials》。

二維有機-無機雜化鈣鈦礦因其獨特的層狀結構、優異的光吸收能力和出色的環境穩定性，近年來在光電探測、成像、通信等領域受到廣泛關注。目前，Pb基二維鈣鈦礦材料的帶隙通常在1.6?eV以上，這使得其對近紅外波段的光吸收能力受限，難以滿足夜視成像、醫療診斷、環境監測等對低能量光探測的需求。此外，二維鈣鈦礦中不同n值的多相共存問題也會導致載流子傳輸路徑混亂、非輻射復合嚴重，從而影響探測效果。

在本研究中，研究人員通過熱調控襯底工藝有效抑制了二維鈣鈦礦薄膜中低n相的形成并促進高n相的生長，從而大幅提升了結晶質量，并減少了材料內部的缺陷(見圖1)，延長了載流子壽命。與此同時，材料的近紅外吸收能力也得到了顯著增強，吸收邊界延伸至816nm。基于這一優化工藝制備的光電探測器在800nm近紅外探測表現出優異性能，響應度高達0.325 A/W，探測率達到1.12 × 1011 Jones，噪聲電流極低，表現出良好的靈敏度與穩定性。更重要的是，該探測器在弱光(0.1 μW/cm2)照射下仍能獲取清晰的高分辨率近紅外成像，在弱光醫療診斷、機器視覺、夜視監控等場景有巨大應用潛力(見圖2)。

圖2.(a)探測器響應度和探測率性能;(b)強光和弱光條件下的成像結果;(c)弱NIR光探測的潛在應用。

上海大學為本文第一署名單位，上海大學材料基因組工程研究院博士生吳利芳同學為第一作者，上海大學材料基因組工程研究院王生浩教授、重慶文理學院材料科學與工程學院程江教授、李璐教授為共同通訊作者。該工作獲得了國家自然科學基金面上項目(12474072、52374307)和先進耐火材料全國重點實驗室的支持，在此表示感謝。

審核編輯 黃宇