Перовскитным фотодиодам добавили чувствительности

Новые перовскитные фотодиоды, созданные российскими учеными, обладают увеличенными скоростью срабатывания и диапазоном обнаружения. Это делает их востребованными в медицинском оборудовании, телекоммуникационных средствах и системах безопасности. У фотодиодов предыдущего поколения между зернами перовскита могли образовываться дефекты, приводящие к утечкам тока, замедлению времени отклика и снижению эффективности устройств, сообщили в пресс-службе НИТУ МИСИС.

Исправить проблему помогла модификация интерфейсов сополимером P(VDF-TrFE), свойства которого оказывают влияние на электрическое поле в структуре фотодиода. Работы по созданию решений для перовскитной фотоэлектроники ведутся в Университете МИСИС по программе «Приоритет-2030».

«В Университете МИСИС по программе „Приоритет-2030“ сформирован и реализуется стратегический технологический проект „Энергия материалов“, ключевая задача которого — создание эффективных продуктов для отечественной отрасли перовскитной фотоэлектроники. Коллектив исследователей нашего вуза под руководством молодого талантливого ученого, д.т.н. Данилы Саранина разрабатывает материалы для альтернативной энергетики, технологии применения различных фотоэлементов для питания носимой электроники, IoT и сенсоров без ограничений доступности света. Созданные в НИТУ МИСИС фотодиоды на основе перовскитов демонстрируют высокую эффективность благодаря своей способности фиксировать очень слабые световые сигналы в широком спектральном диапазоне», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Перовскитные фотодиоды можно печатать на самые разные типы подложек, включая гибкие пластики, что делает их перспективными для фоточувствительных элементов камер и систем визуализации нового поколения. В фотодиодах на границе раздела между зернами перовскита могут образовываться дефекты, снижающие эффективность устройств, приводящие к утечкам тока и замедлению времени отклика.

Чтобы улучшить характеристики перовскитных фотодиодов, исследователи НИТУ МИСИС и ИСПМ РАН предложили модифицировать интерфейсы сополимером P(VDF-TrFE). Этот материал обладает диэлектрическими и сегнетоэлектрическими свойствами, что позволяет ему влиять на электрическое поле в структуре фотодиода.

«Интеграция небольшого количества полимерного диэлектрика в структуру перовскитных фотодиодов позволила улучшить чувствительность устройств, расширить линейный динамический диапазон и увеличить их быстродействие», — сказал аспирант НИТУ МИСИС Андрей Морозов.

Кроме того, полимерный слой стабилизировал характеристики перовскитных фотодиодов в неблагоприятных условиях. Это имеет решающее значение для применения в устройствах, подвергающихся воздействию изменяющихся условий окружающей среды, и продлевает срок их службы.

«Мы развиваем технологию микропиксельных фотодиодов на печатных принципах. В новом исследовании показан важный результат — подтверждена эффективная работа фотодиодов для конверсии рентгеновских лучей, это крайне важно для детекторов медицинской томографии высокого разрешения или систем безопасности. Точная инженерия интерфейсов в наших устройствах позволила в разы увеличить чувствительность приборов, подавить шумы. Достигнутые характеристики сопоставимы с кремниевыми аналогами, но не требуют литографии, которая заменена на лазерную обработку», — отметил Данила Саранин, заведующий лабораторией перспективной солнечной энергетики НИТУ МИСИС.

Результаты исследования, опубликованные в научном журнале Light: Advanced Manufacturing, могут послужить основой для будущих инноваций в проектировании интерфейсов фотодиодов из перовскита.