AFM：基于1D CsPbBr₃@单壁碳纳米管范德华异质结构的负双波段光电探测器

一维卤化物钙钛矿异质结构在单壁碳纳米管（SWCNTs）中的应用一直是一个未解决的挑战。

本文中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所Yunlei Zhong和Lin Wang等人首次通过内外、电荷转移工程，设计了一种基于CsPbBr₃（CPB）封装在半导体单壁碳纳米管（s-SWCNTs）中的一维范德华异质结构（CPB@s-SWCNTs），用于负双波段光电探测器。单个CPB@SWCNT器件表现出负光响应，并实现了显著的n型掺杂效应。理论计算表明，每个晶胞中从CPB转移到SWCNT的电子数为0.61 e。更重要的是，通过聚合物分离成功获得了CPB@s-SWCNTs，其大面积薄膜器件在510 nm波长和3 V电压下表现出明显的负光响应（-10.3 A W⁻¹）。有趣的是，将CPB@s-SWCNTs薄膜与SrTiO₃（STO）衬底集成后，器件展现出负双波段光探测性能（520 nm处-5.8 A W⁻¹，400 nm处-5.2 A W⁻¹）。开尔文探针力显微镜（KPFM）测试表明，电子通过内部填充和外部集成从CPB和STO转移到SWCNTs。

这项工作不仅为卤化物钙钛矿填充SWCNTs的分离、组装和器件集成提供了通用策略，还拓展了其在光电器件中的应用。

文章亮点

1. 首创负双波段光电探测器：通过内外电荷转移工程，首次设计出基于CPB@s-SWCNTs的一维范德华异质结构，实现了负双波段光探测（520 nm和400 nm）。

2. 高效电子转移与n型掺杂：理论计算和实验验证表明，每个晶胞中CPB向SWCNT转移0.61 e电子，显著提升了器件的n型掺杂效应和负光响应性能。

3. 环境友好与高稳定性：CPB封装在SWCNTs中不仅减少了铅的泄漏风险，还增强了材料的稳定性和安全性，为实际应用提供了可能。

Y. Zhang, K. Wang, X. Pan, L. Geng, Y. Zhao, P. Zhao, S. Liu, X. Zhang, Y. Zhong, L. Wang, 1D CsPbBr3@SWCNTs van der Waals Heterostructures for Negative Dual-Band Photodetectors. Adv. Funct. Mater. 2025, e13943.

https://doi.org/10.1002/adfm.202513943

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