Multiple-cation en mixed-halide (FAMAC's) perovskieten, die worden gevormd door Cs/MA/Br-ionen op te nemen in de FAPbI ₃ perovskieten, worden beschouwd als de beste samenstellingen voor toepassingen in zeer efficiënte fotovoltaïsche en foto-elektronische apparaten vanwege hun verbeterde stabiliteit, onderdrukte ionenmigratie, en verminderde hysterese. Echter, de eigenlijke samenstelling, vooral het gehalte aan Cs in FAMACs perovskieten, voor de state-of-the-art apparaten gerapporteerd door verschillende onderzoeksgroepen is inconsistent.

Verder, fasescheiding in de gele niet-perovskietfase wordt vaak waargenomen tijdens het kristallisatieproces. Deze ongewenste gele fase fungeert als vangtoestanden of verstrooiingscentra, wat een negatief effect heeft op de mobiliteit van de ladingsdragers en de dynamiek van de recombinatie van de lading, waardoor de prestaties van het apparaat verslechteren.

Onlangs, een onderzoeksgroep onder leiding van Prof. Liu Shengzhong van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academy of Sciences (CAS), in samenwerking met Prof. Liu Yucheng van Shaanxi Normal University, en Prof. Mercouri G. Kanatzidis van de Northwestern University (Evanston), stelde een efficiënte strategie voor voor het verkrijgen van hoogwaardige perovskiet-eenkristallen met een grootte tot 5 inch. De grote en zuivere fase-eenkristallen werden gebruikt om krachtige, zelfaangedreven fotodetectoren met geïntegreerde schakelingen te ontwerpen.

Dit werk is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .

De onderzoekers selecteerden een reductiemiddel, mierenzuur, voor het onderdrukken van fase-segregatie tijdens het kristallisatieproces om zeer grote triple-kation mixed-halogenide perovskiet-enkelkristallen te verkrijgen. Deze strategie leverde ultramoderne perovskiet-eenkristallen op met een lange levensduur van de drager, hoge lading mobiliteit, lange dragerverspreidingsafstand, superieure uniformiteit, en stabiliteit op lange termijn, waardoor het ontwerp van krachtige, zelfaangedreven fotodetectoren met geïntegreerde schakelingen wordt vergemakkelijkt.

Bovendien, aangezien de fotodetector waaruit het kristal bestaat een grote responsiviteit vertoonde, hoge fotogeleidende aanwinst, uitstekende detectiviteit, en snelle reactiesnelheid, een geïntegreerd beeldvormingssysteem met uniforme fotorespons werd gefabriceerd op basis van een 12 bij 12 pixelmatrix van eenkristalfotodetectoren.

Bijvoorbeeld, een matrix van 2 bij 2 pixels vertoonde een goed onderscheid tussen pixels bij selectieve verlichting.

"Wij geloven dat een dergelijk nieuw ontwerp nieuwe wegen zal openen voor de toepassingen van perovskiet zelfaangedreven geïntegreerde schakelingen in apparaten die relevant zijn voor beeldvormingstoepassingen, " zei prof. LIU.