随着市场需求的不断扩大，红外及可见光波段的光电探测器的研究引起了大量的关注。目前大部分光电探测器还是由硅材料实现的，但是其存在成本较高、工艺复杂、探测波段有限等缺点，这就使得新材料的光电探测器研究变得迫切。PbS量子点及钙钛矿等材料具有极好的光电特性，已经被广泛的应用到薄膜太阳能电池中，并取得了很好的效果。另一方面上述这两种材料在在电荷传输、材料结晶性、材料稳定性、器件性能、器件结构等方面凸显出来的问题是急需解决的。
针对以上面临的问题，武汉光电国家实验室宋海胜副教授课题组在唐江教授、程一兵教授的支持和合作研究下，分别开展了相应的系列研究。在PbS量子点红外光电探测器的领域，为了解决量子点迁移率低的问题，利用碳纳米管的悬挂键，将PbS量子点嫁接到碳纳米管，并将其制作红外光电探测器，成功的应用于人体心率探测，达到了商用水平。该探测器结合碳纳米管的优良传输特性和PbS量子点的良好的光响应特性，该工作发表于美国应用物理快报Appl. Phys. Lett. (2014, 105, 153702)。此外，为了提高PbS量子点红外探测器的性能，他们将Ag纳米晶和量子点按一定比例混合，不仅促进了PbS量子的电荷传输，而且达到了提高光电流，压制暗电流的目的，该工作发表在ACS photonics (2014, 1, 936 −943)。

图1 (a) PbS量子点和碳纳米管结合的示意图。(b) 两者结合的透射电镜图。(c) PbS量子点红外探测器应用于心率探测。(d)心率探测得到的测试结果。

图2(a) PbS量子点和Ag纳米晶共混的光电导探测器示意图。(b) 不同混合比例得到的器件性能图。(c) PbS量子点和Ag纳米晶共混后，器件工作的能级图。

铅碘钙钛矿材料在太阳能电池中引起广泛的关注，其主要是以薄膜的形式存在，但是在光电导探测器中，长的沟道使得电子空穴对的分离存在困难，该课题组采用溶剂挥发诱导自组装的方式，制备出钙钛矿纳米线，并且实现了纳米线在基底上均匀分布、区域选择性，另外，通过边缘粗糙化和基底倾斜的方式实现了纳米线的有序生长，由此得到的钙钛矿纳米线光电探测器具有优良的探测性能。这项发现从新的角度认识了铅碘钙钛矿，为钙钛矿的新应用开辟了道路。该课题组对其作更深入的研究，通过控制钙钛矿的结晶速度，制备出钙钛矿纳米带的网状结构，该结构具有较好的柔韧性、均匀性、半透明性、稳定性，将其制作光电探测器阵列，初步实现了对光源信号的图像探测。该工作对柔性透明的钙钛矿光电子器件的发展具有重要意义。
2015年1月，题为“ 铅碘钙钛矿纳米线的制备、图案化、有序排列及其在光电子器件中的应用”(Growth, patterning and alignment of organolead iodide perovskite nanowires for optoelectronic devices)，发表在Nanoscale (2015, 7, 4163–4170)，并申请了相关的专利保护；2015年11月，题为“ 具有高稳定性的柔性半透明的铅碘钙钛矿纳米网光电探测器阵列”(Flexible and Semitransparent Organolead Triiodide Perovskite Network Photodetector Arrays with High Stability)，发表在Nano Letters (2015, 15 (12), 7963–7969)
以上这些工作得到了国家自然科学基金(61306137, 61274055)，教育部博士点基金(20130142120075)，中央高校基本科研业务费(HUST:2014QN014)支持。

图3 (a) 钙钛矿纳米线整齐排列生长示意图 (b) 整齐排列纳米线的光学图片(c) 柔性半透明的钙钛矿光电探测器阵列的简图 (d) 该阵列测试光源信号得到的光电流图像。

文章链接：
1． http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/105/15/10.1063/1.4898680
2． http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ph500227u
3．http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2015/nr/c4nr06982j
4．http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.5b03061